Thiết kế mô hình giám sát phân xưởng qua Web Server

GPIO General-purpose input/output Cổng đầu vào và ra với mục đích cơ bản I2C Inter-Integrated Circuit Vi mạch tích hợp truyền thông nối tiếp OS Operating System Hệ điều hành NFC Near-F

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

-

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Tp Hồ Chí Minh, tháng 1 năm 2023

THIẾT KẾ MÔ HÌNH GIÁM SÁT PHÂN XƯỞNG

QUA WEB SERVER

Ngành: CN KT ĐIỆN TỬ - TRUYỀN THÔNG

GVHD: ThS NGUYỄN NGÔ LÂM

Tp Hồ Chí Minh, ngày 24 tháng 12 năm 2022

Giảng viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Ngô Lâm

Ngày nhận đề tài: 15/9/2022 Ngày nộp đề tài: 24/12/2022

1 Tên đề tài: Thiết kế Mô Hình Giám Sát Phân Xưởng Qua Web Server

2 Các số liệu, tài liệu ban đầu:

• Kiến thức cơ bản về môn Mạch điện, Điện tử cơ bản

• Các tài liệu về lập trình Arduino, ESP

• Tìm hiểu về các ngôn ngữ lập trình Web

• Tìm hiểu về yếu tố ảnh hưởng trong phân xưởng

3 Nội dung thực hiện đề tài:

• Tính toán, chọn lựa linh kiện và thiết kế hệ thống

• Vẽ sơ đồ nguyên lý trên phần mềm Altium Designer

• Lập trình cho hệ thống bằng phần mềm Arduino IDE

• Kiểm tra chạy thử trên board mạch

• Chỉnh sửa và kiểm tra mạch

• Thi công mô hình hệ thống

• Viết báo cáo

• Bảo vệ đồ án tốt nghiệp

4 Sản phẩm:

• Mô Hình Giám Sát Phân Xưởng Qua Web Server

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc ***

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Họ và tên Sinh viên: Chu Vĩnh Sang MSSV: 14141515 Bùi Mạnh Cường MSSV: 14141434 Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện tử - truyền thông

Tên đề tài: Thiết kế Mô Hình Giám Sát Phân Xưởng Qua Web Server

Họ và tên Giáo viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Ngô Lâm

NHẬN XÉT

1 Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện:

2 Ưu điểm:

3 Khuyết điểm:

4 Đề nghị cho bảo vệ hay không?

5 Đánh giá loại:

6 Điểm:……….(Bằng chữ: )

TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20

Giáo viên hướng dẫn CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc ***

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

Họ và tên Sinh viên: Chu Vĩnh Sang MSSV: 14141515 Bùi Mạnh Cường MSSV: 14141434 Ngành: Điện tử kỹ thuật điện tử - truyền thông

Tên đề tài: Thiết kế Mô Hình Giám Sát Phân Xưởng Qua Web Server

Họ và tên Giáo viên phản biện:

NHẬN XÉT 1 Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện:

2 Ưu điểm:

3 Khuyết điểm:

4 Đề nghị cho bảo vệ hay không?

5 Đánh giá loại:

6 Điểm:……….(Bằng chữ: )

TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20

Giáo viên phản biện CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc ***

i

LỜI CẢM ƠN

Để có thể hoàn thành đề tài này, nhóm sinh viên thực hiện xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các Thầy/Cô trong khoa Đào tạo Chất lượng cao, trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh, những người đã truyền đạt cho em những kiến thức quý báu, chỉ dẫn và định hướng cho nhóm trong quá trình học tập Đây là những tiền đề để nhóm có thể hoàn thành được đề tài cũng như trong sự nghiệp sau này

Đặc biệt, nhóm xin chân thành cảm ơn Thầy Nguyễn Ngô Lâm đã tận tình

hướng dẫn và tạo điều kiện thuận lợi cho nhóm trong suốt thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp Nhóm xin được phép gửi đến thầy lòng biết ơn và lời cảm ơn chân thành

và sâu sắc nhất Kiến thức, kinh nghiệm và cái tâm nghề nghiệp của thầy đã không những đã giúp đỡ nhóm hoàn thành tốt đề tài mà còn là tấm gương để nhóm học tập

và noi theo trên con đường sau này

Bên cạnh đó, nhóm cũng xin cảm ơn các anh, chị khóa trước cũng như các bạn sinh viên trong lớp 14141CLDT2 đã nhiệt tình đóng góp ý kiến và chia sẽ kinh nghiệm để giúp nhóm hoàn thành đề tài này

Cuối cùng, mặc dù đã cố gắng hoàn thành nhiệm vụ đề tài đặt ra và đảm bảo

thời hạn nhưng do kiến thức còn hạn hẹp chắc chắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, mong Thầy/Cô và các bạn sinh viên thông cảm Nhóm mong nhận được những ý kiến của Thầy/Cô và các bạn sinh viên

Nhóm xin chân thành cảm ơn!

Nhóm thưc hiện đề tài Chu Vĩnh Sang Bùi Mạnh Cường

ii

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay, việc phát triển của thế giới điện tử số phát triển một cách nhanh chóng và mạnh mẽ, điện tử số cụ thể là vi xử lí ngày càng trở nên đa dạng và các ứng dụng cũng gần gũi với chúng ta hơn Cùng với sự phát triển đa dạng của ngành công nghiệp vi xử lí nên tài nguyên của vi xử lý cũng được nâng cao để đáp ứng các ứng dụng khác nhau trong thực tế Mạng Internet ngày càng ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực của đời sống xã hội

Công nghệ ngày càng phát triển đòi hỏi nhu cầu ứng dụng vào ngành công nghiệp nhằm giảm lao động, đảm bảo sức khỏe nhân công để không ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm, đem lại hiểu quả cao cho nền công nghiệp ngày càng tiên tiến

Chính vì thế, nhóm lựa chọn đề tài: Thiết kế Mô Hình Giám Sát Phân Xưởng Qua Web Server nhằm tìm hiểu thêm về sự quan trọng của vi xử lý, Web Server cũng như đáp ứng nhu cầu cấp thiết của nền công nghiệp hiện đại

Bên cạnh việc kiểm soát các thông số nhiệt độ, bụi, âm thanh, khí CO, ánh sáng là một trong những thông số ảnh hưởng trực tiếp đến nhà máy, việc giám sát hoạt động của hệ thống là rất cần thiết để có thể nắm bắt kịp thời các thông số của hệ thống, và điều khiển hệ thống hoạt động một cách hiệu quả nhất thông qua mạng Internet cũng như mạng di động

iii

MỤC LỤC

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

LỜI CẢM ƠN i

LỜI NÓI ĐẦU ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU vii

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ VÀ HÌNH ẢNH viii

Chương 1 TỔNG QUAN 1

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 1

1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2

1.4 PHẠM VI ĐỀ TÀI 2

1.5 BỐ CỤC 3

Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 4

2.1 CÔNG NGHỆ TRUYỀN THÔNG KHÔNG DÂY 4

2.2 CẢM BIẾN DTH11 VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO NHIỆT ĐỘ 5

2.2 1 Giới thiệu cảm biến nhiệt độ DTH11 5

2.2 2 Đo nhiệt độ bằng nhiệt điện trở 7

2.2 3 Đo nhiệt độ bằng cặp nhiệt ngẫu 7

2.2 4 IC cảm biến nhiệt độ 7

2.2 5 Đo nhiệt độ bằng phương pháp không tiếp xúc 7

2.3 CẢM BIẾN MQ-7 VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO KHÍ CO 8

2.3 1 Giới thiệu cảm biến khí CO MQ-7 8

2.3 2 Đo nồng độ khí CO bằng tia hồng ngoại 9

2.3 3 Đo nồng độ khí CO bằng cảm biến điện hóa học và rắn 9

2.4 CẢM BIẾN KY-037 VÀ CÁC MỨC TIẾNG ỒN 10

iv

2.4 1 Giới thiệu cảm biến âm thanh KY-037 10

2.4 2 Các mức tiếng ồn 11

2.5 CẢM BIẾN BỤI SHARP GP2Y1010AU0F 11

2.6 CẢM BIẾN ÁNH SÁNG TEMT6000 13

2.7 LCD hiển thị 14

2.7 1 LCD2004A 14

2.7 2 Module giao tiếp I2C 16

2.8 Module Relay 1 kênh và 4 kênh 17

2.9 Kit RF thu phát Wifi ESP8266 node MCU 19

2.10 Giới thiệu Ardunio Uno R3 23

2.11 Thiết bị công suất 25

2.11 1 Quạt 12VDC 25

2.11.2 Chuông 220VAC 25

2.11.3 Đèn 220VAC 25

2.12 TÌM HIỂU VÀ XÂY DỰNG WEB SERVER VỚI PHP 25

2.12 1 Một số khái niệm về PHP 25

2.12.2 Một số khái niệm về Web Server 26

2.12.3 Cơ sở dữ liệu (Database) 28

Chương 3 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ 29

3.1 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG 29

3.1 1 Sơ đồ khối hệ thống 29

3.1 2 Thiết kế phần cứng hệ thống 31

3.2 Lưu đồ giải thuật Error! Bookmark not defined 3.2.1 Lưu đồ giải thuật hệ thống 37

3.2.2 Lưu đồ giải thuật Web Server: 44

3.3 Phần mềm lập trình cho Web Server 45

Chương 4 KẾT QUẢ NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ 49

4.1 KẾT QUẢ 49

4.1.1 Kết quả nghiên cứu: 49

v

4.1.2 Kết quả 49

4.2 NHẬN XÉT – ĐÁNH GIÁ 54

Chương 5 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 55

5.1 KẾT LUẬN 55

5.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 55

TÀI LIỆU THAM KHẢO 56

PHỤ LỤC 57

Environment

Là phần mềm lập trình code cho Arduino

GPIO General-purpose input/output Cổng đầu vào và ra với mục

đích cơ bản I2C Inter-Integrated Circuit Vi mạch tích hợp truyền thông

nối tiếp

OS Operating System Hệ điều hành

NFC Near-Field Communications Công nghệ giao tiếp tầm ngắn CSS Cascading Style Sheets Một dạng file text với phần tên

mở rộng là css PHP Hypertext Preprocessor Ngôn ngữ lập trình kịch bản

MCU Microprocessor Control Unit Khối vi điều khiển

UART Universal Asynchronous Receiver

– Transmitter

Truyền dữ liệu nối tiếp bất đồng bộ

LCD Liquid Crystal Display Màn hình tinh thể lỏng

HTML Hyper Text Markup Language Ngôn ngữ đánh dấu siêu văn

bản

HTTP Hyper Text Transfer Protocol Giao thức truyền siêu văn bản

vii

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1: Các mức tiếng ồn ứng với môi trường xung quanh 11

Bảng 2.2: Độ rọi của ánh sáng tương ứng với môi trường xung quanh 14

Bảng 2.3: Thông tin các chân LCD 20x4 15

Bảng 2.4 Sơ lược về chức năng của các chân kit ESP8266 node MCU 20

Bảng 2.5 Các thông số cơ bản về module ESP8266 22

Bảng 2.6: Thông số của Mạch Arduino UNO R3 24

Bảng 3.1: So sánh ESP8266 và arduino 34

Bảng 3.2: Dòng tiêu thụ của các linh kiện 36

viii

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ VÀ HÌNH ẢNH

Hình 2 1: Nghe nhạc qua tai nghe Bluetooth 4

Hình 2 2: Truyền không dây qua Zigbee 4

Hình 2 3: Truyền NFC giữa 2 thiết bị di động 5

Hình 2 4: Các thiết bị kết nối qua Wifi 5

Hình 2 5: Một số loại cảm biến nhiệt độ LM35, DS18B20, DHT11 6

Hình 2 6: Sơ đồ nguyên lý module cảm biến nhiệt độDHT11 6

Hình 2 7: Các chân của DHT11 6

Hình 2 8: Ảnh thực tế cảm biến MQ-7 Hình 2 9: Sơ đồ cảm biến MQ-7 8

Hình 2 10: Sơ đồ cấu tạo MQ-7 9

Hình 2 11: Ảnh thực tế của cảm biến ky-037 10

Hình 2 12: Sơ đồ nguyên lý cảm biến ky-037 10

Hình 2 13: Ảnh thực tế của cảm biến bụi SHARP GP2Y1010AU0F 11

Hình 2 14: Cấu tạo cảm biến bụi GP2Y1010AU0F 12

Hình 2 15: Cảm biến ánh sáng TEMT6000 14

Hình 2 16: LCD 20x4 15

Hình 2 17: Module giao tiếp I2C 16

Hình 2 18: Giao tiếp I2C 17

Hình 2 19: Module relay 4 kênh kênh Hình 2 20: Module relay 1 18

Hình 2 21: Sơ đồ nguyên lý module 4 relay 5VDC 18

Hình 2 22: Sơ đồ chân Kit RF thu phát Wifi ESP8266 NODEMCU 19

Hình 2 23: Hình ảnh về ESP8266V12E 21

Hình 2 24: ARDUINO UNO R3 23

Hình 2 25: Quạt DC 12V 25

Hình 2 26: Chuông 220V 25

Hình 2 27: Đèn 220V 25

Hình 2 28: Mô hình Web Server với PHP 26

Hình 2 29: Hệ thống Web Server 27

Hình3 1 Sơ đồ khối của hệ thống 29

Hình3 2: Sơ đồ mạch LCD20x4 31

Hình3 3: Sơ đồ kết nối khối giao tiếp tải, khối chấp hành 32

Hình3 4: Sơ đồ mạch cảm biến nhiệt độ 32

Hình3 5: Sơ đồ mạch cảm biến khói 32

ix

Hình 3 6: Sơ đồ mạch cảm biến ánh sáng 33

Hình 3 7: Sơ đồ mạch cảm biến âm thanh 33

Hình 3 8: Sơ đồ mạch cảm biến bụi 33

Hình 3 9: Sơ đồ kết nối module ESP8266 node MCU 35

Hình 3 10: Sơ đồ mạch Arduino UNO R3 35

Hình 3 11: Hình ảnh của nguồn tổ ong 12V-3A 36

Hình 3 12: Lưu đồ giải thuật chương trình chính hệ thống 37

Hình 3 13: Lưu đồ giải thuật điều khiền đèn từ cảm biến ánh sáng 39

Hình 3 14 Lưu đồ điều khiển quạt từ cảm biến bụi 39

Hình 3 15: Lưu đồ giải thuật điều khiển đèn từ cảm biến nhiệt độ 40

Hình 3 16: Lưu đồ giải thuật điều khiển chuông từ cảm biến khói 40

Hình 3 17: Lưu đồ giải thuật điều khiển quạt từ cảm biến âm thanh 41

Hình 3 18: Lưu đồ giải thuật chương trình con chế độ manual điều khiển đèn 41

Hình 3 19: Lưu đồ giải thuật chương trình con chế độ manual điều khiển quạt 42

Hình 3 20: Lưu đồ giải thuật truyền nhận dữ liệu với Webserver 43

Hình 3 21: Lưu đồ giải thuật giới thiệu 44

Hình 3 22: Lưu đồ giải thuật Trang giám sát 44

Hình 4 1: PCB hệ thống 49

Hình 4 2: Bản in PCB 49

Hình 4 3: Sơ đồ bố trí linh kiện 3D mặt trên của hệ thống 50

Hình 4 4: Ảnh thực tế phần cứng 50

Hình 4 5: Ảnh thực tế lcd mod 1 52

Hình 4 6 Ảnh thực tế LCD mod 2 52

Hình 4 7 Ảnh thực tế LCD mod 3 52

Hình 4 8: Mô hình Phân Xưởng 53

Hình 4 9: Giao diện Trang giới thiệu 53

Hình 4 10: Giao diện trang giám sát 54

Nhận thấy các vấn đề trên nhóm đã sử dụng các ứng dụng của IoT như đo các thông số nhiệt độ, ánh sáng, âm thanh, độ bụi, khí co Từ đó hiện thị ra các thông tin cần thiết để dễ dàng giám sát Bên cạnh đó việc ứng dụng công nghệ Iot có thể giúp chúng ta có thể giám sát từ xa thông qua website được kết nối internet Đây là ưu điểm giúp chúng ta có thể giám sát phân xưởng bất cứ khi nào và ở đâu

Từ các cơ sở và yêu cầu thực tế trên nhóm quyết định thực hiện đề tài “THIẾT

KẾ MÔ HÌNH GIÁM SÁT PHÂN XƯỞNG QUA WEB SERVER” Việc áp dụng

hệ thống điều khiển tự động này giúp chúng ta giảm chi phí thuê mướn nhân công, tiết kiệm được thời gian, thuận tiện hơn trong việc giám sát nhưng vẫn mang lại hiệu quả cao

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Mục tiêu thực hiện đề tài của nhóm là thiết kế và thi công mô hình giám sát phân xưởng thông qua web server Khối xử lý trung tâm có nhiệm vụ nhận các dữ liệu đầu vào từ cảm biến Sau đó xử lý và điều khiển đưa giá trị cảm biến lên màn hình hiển thị LCD và truyền dữ liệu điều khiển đến khối giao tiếp wifi Khối giao tiếp wifi có nhiệm vụ nhận các giá trị cảm biến từ khối xử lý trung tâm Sau đó cập nhật giá trị cảm biến lên Web Server Người giám sát có thể giám sát các thiết bị công suất trong phân xưởng bằng màn hình giao diện trên Web Server thông qua WiFi Ngoài

ra từ mạng nội bộ (người quản lý) có thể theo dõi được phân xưởng: nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, bụi, âm thanh khí ga, đèn báo hiệu, quạt điều hòa để việc điều khiển các thiết bị công suất hợp lý

Mục tiêu nghiên cứu tập trung vào giám sát các phân nhỏ có diện tích từ khoảng 200-300 m2 Các loại phân xưởng như: các phân xưởng gia công linh kiện xe hơi, xe máy hay phân xưởng in, may mặc, sản xuất, đóng gói

2

1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Các nội dung mà nhóm cần thực hiện bao gồm:

❖ NỘI DUNG 1: Tìm hiểu các hoạt động của các mô hình giám sát phân xưởng có trên thị trường

❖ NỘI DUNG 2: Đưa ra các giải pháp hoạt động và thiết kế các khối

❖ NỘI DUNG 3: Thiết kế và thi công khối xử lý trung tâm giao tiếp với cảm biến nhiệt độ , cảm biến cường độ ánh sáng, cảm biến khói, cảm biến bụi, cảm biến âm thanh, màn hình hiển thị LCD, và điều khiển thiết bị công suất

❖ NỘI DUNG 4: Thiết kế giao diện người dùng trên Web Server

❖ NỘI DUNG 5: Viết chương trình cho vi điều khiển và module Wifi

ESP8266 NODEMCU bằng Arduino IDE

❖ NỘI DUNG 6: Lắp ráp các khối và tiến hành điều khiển thử nghiệm các thiết bị

❖ NỘI DUNG 7: Chỉnh sửa các lỗi xuất hiện

❖ NỘI DUNG 8: Viết báo cáo luận văn

❖ NỘI DUNG 9: Bảo vệ luận văn

1.4 PHẠM VI ĐỀ TÀI

❖ Arduino Uno R3 làm bộ xử lý trung tâm để kết nối với các cảm biến các module và các thiết bị động cơ

❖ Module tích hợp wifi NodeMCU ESP8266 giao tiếp với mạng internet

❖ Giao diện Web được kết nối với internet để giao tiếp với người dùng

❖ Hiển thị thông số đo được từ các cảm biến lên màn hình LCD giao diện web

Các giới hạn của đề tài:

❖ Mô hình chỉ ứng dụng cho các thiết bị công suất nhỏ như đèn, quạt điều hòa

❖ Chỉ sử dụng các cảm biến đơn giản như nhiệt độ, bụi, âm thanh, khói, ánh sáng với độ chính xác chưa cao

❖ Hệ thống chỉ sử dụng trong môi trường ổn định

❖ Hệ thống chưa thể điều khiển thiết bị qua webserver

❖ Hệ thống chưa thể cài đặt giá trị ngưỡng qua websever

❖ Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Giới thiệu về kit RF thu phát Wifi ESP8266 NODEMCU và vi điều khiển ATmega168 bên cạnh đó giới thiệu về các chuẩn giao tiếp và linh kiện chính được sử dụng trong đề tài

❖ Chương 3: Tính toán thiết kế

Chương này trình bày sơ đồ khối hệ thống, cách tính toán các thông số

kỹ thuật của các khối sử dụng, thiết kế các khối với yêu cầu đặt ra ban đầu Trình bày các mạch đã thiết kế, sử dụng các phần mềm lập trình và trình bày các thao tác hướng dẫn sử dụng hệ thống

❖ Chương 4: Kết quả - Nhận xét - Đánh giá

Chương này trình bày các kết quả đạt được và chưa đạt

❖ Chương 5: Kết luận và hướng phát triển

Đưa ra đánh giá về những kết quả đạt được so với mục tiêu ban đầu, đề

ra các phương án khắc phục và hướng phát triển của đề tài

4

Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 CÔNG NGHỆ TRUYỀN THÔNG KHÔNG DÂY

Dù cáp và dây điện vẫn đóng vai trò chính trong truyền và nhận thông tin, việc

sử dụng tai nghe không dây, lướt web tại điểm truy cập Wi-Fi hoặc truyền dữ liệu giữa các thiết bị qua các giao tiếp không dây đang trở nên quen thuộc và tác động lớn đến đời sống hàng ngày

❖ Các công nghệ truyền không dây phổ biến

Hình 2 1: Nghe nhạc qua tai nghe Bluetooth

Bluetooth 2.0, phiên bản được tích hợp nhiều nhất trong các thiết bị hiện nay, có thể trao đổi những gói thông tin đòi hỏi băng thông thấp hoặc trung bình với tốc độ 3 Mb/giây Công nghệ này sử dụng lượng điện năng tương đối thấp

✓ Zigbee

Zigbee cho phép truyền thông tin tới nhiều thiết bị cùng lúc (mesh network) Phạm vi hoạt động của Zigbee đang được cải tiến từ 75 mét lên đến vài trăm mét

Hình 2 2: Truyền không dây qua Zigbee

Công nghệ này đòi hỏi năng lượng thấp hơn Bluetooth, nhưng tốc độ chỉ đạt 256 Kb/giây Nó sẽ được ứng dụng trong hệ thống tự động tại các hộ gia đình như chiếu

sáng và sưởi ấm

5

Thiết bị NFC chỉ có thể truyền không dây vài kilobit dữ liệu trong phạm vi vài

cm, do đó nó đảm bảo an toàn khi người sử dụng muốn trao đổi thông tin riêng tư, cần bảo mật

Hình 2 3: Truyền NFC giữa 2 thiết bị di động

Các hãng sản xuất di động có vẻ hứng thú với công nghệ này và cho rằng điện thoại NFC sẽ được dùng để thanh toán hóa đơn khi người sử dụng uống cafe hay mua báo… Nó cũng sẽ xuất hiện trong khóa điện tử, vé và các tài liệu du lịch

✓ WiFi

Hình 2 4: Các thiết bị kết nối qua Wifi

Công nghệ kết nối Internet không dây này đã rất phổ biến trong gia đình, văn phòng, quán cafe và một số trung tâm thành phố lớn Ngoài ra, Wi-Fi còn được dùng

để nối những thiết bị gia dụng như TV, đầu DVD với máy tính

2.2 CẢM BIẾN DTH11 VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO NHIỆT ĐỘ

2.2 1 Giới thiệu cảm biến nhiệt độ DTH11

Trong nhiều loại cảm biến nhiệt độ có trên thị trường như LM35, DS 18B20, DHT… DHT11 Là cảm biến rất thông dụng hiện nay vì chi phí rẻ và rất dễ lấy dữ liệu thông qua giao tiếp 1-wire (giao tiếp digital 1-wire truyền dữ liệu duy nhất) Cảm biến được tích hợp bộ tiền xử lý tín hiệu giúp dữ liệu nhận về được chính xác mà không cần phải qua bất kỳ tính toán nào

6

Hình 2 5: Một số loại cảm biến nhiệt độ LM35, DS18B20, DHT11

Hình 2 6: Sơ đồ nguyên lý module cảm biến nhiệt độDHT11

❖ Thông số kĩ thuật:

✓ Điện áp hoạt động: 3 > 5V

✓ Dải nhiệt độ đo: 0 -> 50°C với độ chính xác là ±2°C

✓ Kích thước: 15.5mm x 12mm x 5.5mm

✓ Tần số lấy mẫu: 1Hz , nghĩa là 1 giây DHT11 lấy mẫu một lần

✓ 4 chân: VCC( cực (+) nguồn ), DATA(chân tín hiệu), NC, GND(cực (-) nguồn)

Hình 2 7: Các chân của DHT11

❖ Cách điều khiển:

✓ DHT11 gửi và nhận dữ liệu với một dây tín hiệu DATA, với chuẩn dữ liệu

truyền 1 dây này, chúng ta phải đảm bảo sao cho ở chế độ chờ (idle) dây DATA

có giá trị ở mức cao, nên trong mạch sử dụng DHT11, dây DATA phải được mắc với một trở kéo bên ngoài(thông thường giá trị là 4.7kΩ)

7

✓ Dữ liệu truyền về của DHT11 gồm 40bit dữ liệu theo thứ tự: 8 bit biểu thị phần nguyên của độ ẩm + 8 bit biểu thị phần thập phân của độ ẩm + 8 bit biểu thị phần nguyên của nhiệt độ + 8 bit biểu thị phần thập phân của nhiệt độ + 8 bit check sum

✓ Ví dụ: ta nhận được 40 bit dữ liệu như sau: 0011 0101 0000 0000 0001

1000 0000 0000 0100 1101

✓ Tính toán: 8 bit checksum: 0011 0101 + 0000 0000 + 0001 1000 + 0000 0000

= 0100 1101

✓ Độ ẩm: 0011 0101 = 35H = 53% (ở đây do phần thập phân có giá trị 0000

0000, nên ta bỏ qua không tính phần thập phân)

✓ Nhiệt độ: 0001 1000 = 18H = 24°C (ở đây do phần thập phân có giá trị 0000

0000, nên ta bỏ qua không tính phần thập phân)

2.2 2 Đo nhiệt độ bằng nhiệt điện trở

Nhiệt điện trở dùng trong dụng cụ đo nhiệt độ làm việc với dòng phụ tải nhỏ để nhiệt năng sinh ra do dòng nhiệt điện trở nhỏ hơn so với nhiệt năng nhận được từ môi trường thí nghiệm

Yêu cầu cơ bản đối với vật liệu dùng làm chuyển đổi của nhiệt điện trở là có hệ

số nhiệt độ lớn và ổn định, điện trở suất khá lớn…

Trong công nghiệp nhiệt điện trở được chia thành nhiệt điện trở kim loại và nhiệt điện trở bán dẫn

2.2 3 Đo nhiệt độ bằng cặp nhiệt ngẫu

Bộ cảm biến cặp nhiệt ngẫu là 1 mạch từ có 2 hay nhiều thanh dẫn điện gồm 2 dây dẫn A và B Bằng cách đo sức điện động ta có thể tìm được nhiệt độ của đối tượng

Phương pháp này được sử dụng nhiều khi cần đo những nơi có nhiệt độ cao

2.2 4 IC cảm biến nhiệt độ

Có rất nhiều hãng chế tạo linh kiện điện tử đã sản xuất ra các loại IC bán dẫn dùng để đo dải nhiệt độ từ -55 đến 150 0C Trong các mạch tổ hợp IC, cảm biến nhiệt thường là điện áp của lớp chuyển tiếp p-n trong một loại tranzitor loại bipola

2.2 5 Đo nhiệt độ bằng phương pháp không tiếp xúc

Dựa trên định luật bức xạ của vật đen tuyệt đối, tức là vật hấp thụ năng lượng theo mọi hướng với khả năng lón nhất Bức xạ nhiệt của mọi vật đặc trưng bởi mật

độ phổ Enghĩa là số năng lượng bức xạ trong một đơn vị độ dài của sóng

Có thể dùng hỏa quang kế phát xạ, hỏa quang kế cường độ sang hoặc hỏa quang

kế màu sắc

8

2.3 CẢM BIẾN MQ-7 VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO KHÍ CO

2.3 1 Giới thiệu cảm biến khí CO MQ-7

Cảm biến MQ-7 có thế phát hiện khí CO tập trung tại những nơi khác nhau

từ 10-1000ppm

Cảm biến này với độ nhạy cao thời gian đáp ứng nhanh tín hiệu ngõ ra dạng analog và digital Cảm biến có thế hoạt động từ khoảng -10 0C đến 50 0C và tiêu thụ dòng khoảng 70mA tại 5V

MQ7 là cảm biến khí, dùng để phát hiện các khí có thể gây cháy Nó được cấu tạo từ chất bán dẫn SnO2 Chất này có độ nhạy cảm thấp với không khí sạch Nhưng khi trong môi trường có chất gây cháy, độ dẫn điện của nó thay đổi

Khi môi trường sạch điện áp đầu ra của cảm biến thấp, giá trị điện áp đầu ra càng tăng khi nồng độ khí gây cháy xung quang MQ-7 càng cao

Đơn vị đo của cảm biến là ppm (10-4%) – mật độ tương đối của 1 chất trong hỗn hợp cụ thể hợp này là không khí Trong hướng dẫn của nhà sản xuất không

đề cập đến việc quy đổi giá trị nồng độ này ra điện áp ngõ ra

9

Hình 2 10: Sơ đồ cấu tạo MQ-7

Trên hình cho thấy MQ-7 cấu tạo từ rất nhiều thành phần và tạo nên một lớp bán dẫn đặc biệt khi có các chất cháy ở nồng độ cao thì chất bán dẫn này sẽ dẫn điện mạnh cho phép ngắn mạch 2 điểm lại với nhau

2.3 2 Đo nồng độ khí CO bằng tia hồng ngoại

Để đo được lượng CO trong hỗn hợp khí người ta sử dụng tính chất hấp thụ tia hồng ngoại của CO ở bước sóng 4,7mm

Một nguồn phát xạ hồng ngoại được cho qua bộ lọc ánh sáng chỉ cho tia hồng ngoại có bước sóng 4,7mm lọc qua Để tạo sự chênh áp ở luồng cảm biến người ta sử dụng 2 ngăn: ngăn 1 chứa không khí bình thường (không có CO) Ngăn 2 thông với khí thử có chứa CO cần đo Tia hồng ngoại được gián đoạn hoá bằng 1 đĩa đục lỗ do

1 động cơ quay khi có khí thử vào ngăn 2 Tia hồng ngoại bị CO hấp thụ kết quả ở buồng cảm biến xuất hiện sự chênh áp suất giữa P1 và P2 Một cảm biến điện dung được nối với mạch đo và đưa vào máy tính xử lý kết quả Phương pháp này có độ chính xác và độ ổn định cao

2.3 3 Đo nồng độ khí CO bằng cảm biến điện hóa học và rắn

Hiện nay có hai loại công nghệ nhận biết CO bằng các cảm biến điện hóa học và rắn Các thiết bị chính xác nhất sử dụng cảm biến điện hóa học Những cảm biến này cho các khí cụ thể và có độ đọc chính xác +/-0.5 tới 1 ppm Ngược lại, cảm biến trạng thái rắn xấp xỉ các mức CO và nhạy cảm với nhiệt độ và độ ẩm Cảm biến rắn cũng nhạy cảm với các khí khác nhau và dung môi nặng trong môi trường, và do đó dễ cho cảnh báo sai

10

2.4 CẢM BIẾN KY-037 VÀ CÁC MỨC TIẾNG ỒN

2.4 1 Giới thiệu cảm biến âm thanh KY-037

Hình 2 11: Ảnh thực tế của cảm biến ky-037

Hình 2 12: Sơ đồ nguyên lý cảm biến ky-037

Mạch cảm biến âm thanh KY-037 gồm 1 micro, 1 bộ so sánh và có 2 ngõ ra:

✓ A0: ngõ ra tương tự, tín hiệu điện áp ngõ ra của micro

✓ D0: khi cường độ âm thanh đạt tới môt ngưỡng nhất định, đầu ra tín hiệu cao/thấp, ngưỡng có thể điều chỉnh qua biến trở trên cảm biến

Mạch sử dụng điện áp từ 3 - 15VDC Độ nhạy có thể điều chỉnh bằng chiết áp trên mạch

Cảm biến âm thanh KY-037 sử dụng microphone và opamp để phát hiện âm thanh, khi cường độ âm thanh vượt qua 1 ngưỡng xác định (thay đổi được bằng biến trở) thì ngõ ra sẽ được kéo xuống mức thấp, đồng thời có led báo hiệu

Micro loại điện dung ( condenser ) micro dạng tụ, màng của chúng hoạt động như một cái mảng tụ điện và khi các âm thanh tác động lên màng thu sẽ tạo nên các rung động, màng rung sẽ chuyển hóa các rung động âm thanh đấy thành các tín hiệu âm thanh

Thông số kỹ thuật

• Điện áp hoạt động cảm biến âm thanh: 3.3V-5V

• Kích thước PCB: 3cm * 1.6cm

• IC so sánh : LM393

11

2.4 2 Các mức tiếng ồn

Bảng 2.1: Các mức tiếng ồn ứng với môi trường xung quanh

2.5 CẢM BIẾN BỤI SHARP GP2Y1010AU0F

Hình 2 13: Ảnh thực tế của cảm biến bụi SHARP GP2Y1010AU0F

Độ ồn - Decibel (dB) Tương ứng với môi trường xung quanh

0 dB Hoàn toàn không nghe thấy âm thanh

10 dB Hơi thở của chúng ta

30 dB Tiếng lá xào xạc

50 dB Lượng mưa vừa phải

60 dB Cuộc nói chuyện bình thường

70 dB Văn phòng ồn ào, siêu thị, tiếng ồn ngoài đường

80 dB Hội trường ồn ào, nhà in

130 dB Phi cơ cất cánh, còi xe cứu hỏa

12

Cảm biến bụi GP2Y1010AU0F được sản xuất bởi hãng SHARP, được sử dụng

để nhận biết nồng độ bụi trong không khí, nguyên lý hoạt động dựa trên LED phát hồng ngoại tích hợp bên trong cảm biến bụi, khi có bụi vào thì sẽ bị khúc xạ, làm giảm đi cường độ tia hồng ngoại ==> điện áp thay đổi

❖ THÔNG SỐ KỸ THUẬT

✓ Dòng tiêu thụ: 10mA

✓ Ngõ ra: analog với tỉ lệ 0.5V ~ 0.1mg/m3

• Bật IR LED

• Delay 0.28ms

• Tắt IR LED

• Delay 0.04ms

13

✓ 9.680ms: Thời gian này cảm biến sẽ không làm gì cả Vì thế ta chỉ cần delay 9.680ms

❖ Phương pháp tính kết quả

Tài liệu mô tả cho biết, ta có thể tìm được nồng độ bụi trong không khí bằng quy

đổi như sau: 0.5V / 0.1mg/m3

Nhưng khi sử dụng các chân Analog của Arduino đọc thì điện áp sẽ được chuyển thành giá trị digital (0-1023) Vì vậy chúng ta cần tìm giá trị vol của mỗi mức digital bằng cách đơn giản như sau

𝑣𝑝𝑑 = 𝑣𝑅𝑒𝑓 / 1024 Trong đó:

Sau khi đã có vpd, ta chỉ cần nhân với giá trị ADC đọc từ chân Vo của cảm biến

là có thể tính ra được điện áp

Vậy là sau khi có điện áp, ta có thể dễ dàng tính ra được nồng bộ bụi trong không khí:

dustDensity = (Vo * vpd)/0.5

Tuy nhiên, bằng những phép kiểm thử thực tế, người ta thấy rằng giá trị này không đúng như thực tế Giá trị đo được không trùng với bảng tham chiếu mà nhà sản xuất đưa ra Vì vậy người ta dùng phương pháp Linear equation để tìm ra được phương trình cho phép tham chiếu kết quả gần đúng như nhà sản xuất đưa ra

dustDensity = 0.17 * (Vo * Vpd) - 0.1

2.6 CẢM BIẾN ÁNH SÁNG TEMT6000

Trên thị trường hiện nay có nhiều loại cảm biến cường độ ánh sáng như:

BH1750-GY30, TSL2561- GY-2561, MAX44009-GY49, TEMT6000 Để phù hợp với đề tài nhóm chọn module cường độ ánh sáng TEMT6000 để nghiên cứu Cảm biến cường độ ánh sáng TEMT6000 Analog Light Sensor được sử dụng để

đo cường độ ánh sáng của môi trường xung quanh, cảm biến là dạng Phototransistor được mắc nối tiếp với điện trở tạo thành cầu phân áp trả ra giá trị điện áp Analog tuyến tính với cường độ ánh sáng, phù hợp với các ứng dụng đo cường độ sáng trong nông nghiệp, nhà thông minh,

Cảm biến ánh sáng temt6000 độ nhạy tối đa 570nm, nó có một góc độ nhạy rộng cộng hoặc trừ 60 độ Mặc dù thiết bị nhạy cảm với ánh sáng xung quanh, nhưng cảm biến ánh sáng temt6000 ức chế phổ hồng ngoại (IR), có thể cung cấp phản ứng phổ nhìn thấy cao hơn tương tự của “mắt”

✓ Đáp ứng với phản hồi mắt người

✓ Ứng dụng cho điện thoại di động, máy tính, máy ảnh, bảng điều khiển

Bảng 2.2: Độ rọi của ánh sáng tương ứng với môi trường xung quanh

MÔI TRƯỜNG XUNG QUANH CƯỜNG ĐỘ ÁNH SÁNG

Trời âm u trong nhà 50 – 500 lux

Trời nắng trong nhà 100 – 1000 lux

Ánh sáng cần thiết đọc sách , xem tivi 50– 60 lux

2.7 LCD hiển thị

2.7 1 LCD2004A

Trên thị trường hiện nay có rất nhiều loại màn hình hiển thị với độ đồ họa phức tạp và kích thước khác nhau như LCD 20x4, 16x2, OLed… Trong đề tài này nhóm chọn LCD 20x4 làm thiết bị hiển thị Màn hình LCD 20x4 có kích thước hiện thị vừa đủ với yêu cầu đề tài của nhóm và LCD 20x4 sử dụng rộng rãi

và phổ biến trong nhiều ứng dụng của vi điều khiển

LCD 20x4 hiển thị được tối đa 80 ký tự gồm 4 hàng, 20 cột với khả năng hiển thị các ký tự khác nhau mỗi ký tự có 5x8 pixel hoặc 8x10 pixel Việc kiểm soát các pixel được thực hiện nhờ mạch điều khiển hiển thị HD44780 được tích hợp trên module LCD Màn hình LCD 20x4 có thể giao tiếp với Arduino theo cả hai cách dựa giao tiếp chuẩn I2C (thông qua module chuyển đổi I2C) hoặc dựa trên kết nối trực tiếp

Bảng 2.3: Thông tin các chân LCD 20x4

Chân Tên Mô tả

1 Vss Chân nối đất, Chân này với GND của mạch điều khiển

2 VDD Chân cấp nguồn 5V cho LCD hoạt động, khi thiết kế mạch ta

nối chân này với VCC = 5V của mạch điều khiển

- Chế độ 8 bit: Dữ liệu được truyền trên cả 8 đường

- Chế độ 4 bit: Dữ liệu được truyền trên 4 đường (DB4 - DB7)

15 A Nguồn cho đèn nền

16 K GND cho đèn nền

16

2.7 2 Module giao tiếp I2C

I2C là tên viết tắt của cụm từ Inter-Intergrated Circuit Đây là đường Bus giao tiếp giữa các IC với nhau I2C mặc dù được phát triển bới Philips, nhưng

nó đã được rất nhiều nhà sản xuất IC trên thế giới sử dụng I2C trở thành một chuẩn công nghiệp cho các giao tiếp điều khiển, có thể kể ra đây một vài tên tuổi ngoài Philips như: Texas Intrument (TI), MaximDallas, analog Device, National Semiconductor Bus I2C được sử dụng làm bus giao tiếp ngoại vi cho rất nhiều loại IC khác nhau như các loại Vi điều khiển 8051, PIC, AVR, ARM chip nhớ như: RAM tĩnh (Static Ram), EEPROM, bộ chuyển đổi

tương tự số (ADC), số tương tự (DAC), IC điểu khiển LCD, LED

Hình 2 17: Module giao tiếp I2C

❖ Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của I2C:

✓ I2C sử dụng hai đường truyền tín hiệu:

- Một đường xung nhịp đồng hồ (SCL) chỉ do Master phát đi (thông thường ở 100kHz và 400kHz Mức cao nhất là 1Mhz và 3.4MHz)

- Một đường dữ liệu (SDA) theo 2 hướng

✓ Có rất nhiều thiết bị có thể cùng được kết nối vào một bus I2C, tuy nhiên

sẽ không xảy ra chuyện nhầm lẫn giữa các thiết bị, bởi mỗi thiết bị sẽ được nhận ra bởỉ một địa chỉ duy nhất với một quan hệ chủ/tớ tồn tại trong suốt thời gian kết nối Mỗi thiết bị có thể hoạt động như là thiết bị nhận hoặc truyền dữ liệu hay có thể vừa truyền vừa nhận Hoạt động truyền hay nhận còn tùy thuộc vào việc thiết bị đó là chủ (master) hay tớ (slave)

✓ Một thiết bị hay một IC khi kết nối với bus I2C, ngoài một địa chỉ (duy nhất) để phân biệt, nó còn được cấu hình là thiết bị chủ hay tớ Thiết bị chủ nắm vai trò tạo xung đồng hồ cho toàn hệ thống, khi giữa hai thiết bị chủ-tớ giao tiếp thì thiết bị chủ có nhiệm vụ tạo xung đồng hồ và quản lý

✓ Điểm mạnh của I2C chính là hiệu suất và sự đơn giản của nó: một khối điều khiển trung tâm có thể điều khiển cả một mạng thiết bị mà chỉ cần hai lối ra điều khiển

Hình 2 18: Giao tiếp I2C

2.8 Module Relay 1 kênh và 4 kênh

Module relay 1 Kênh gồm 1 relay hoạt động tại điện áp 5VDC, chịu được hiệu điện thế lên đến 250VAC 10A Module relay 1 kênh 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 relay bảo đảm vi điều khiển hoạt động ổn định Có sẵn header rất tiện dụng khi kết nối với vi điều khiển

Đối vối module relay 4 kênh cũng có thiết kế tương tự như module 1 relay nhưng

có tất cả 4 relay trên 1 module

Mạch relay sử dụng chân kịch mức Thấp (0V), khi có tín hiệu 0V vào chân IN thì relay sẽ nhảy qua thường Hở của Relay Ứng dụng với relay module khá nhiều bao gồm cả điện DC hay AC

18

❖ Thông số kỹ thuật:

✓ Điện áp hoạt động: 5VDC

✓ Dòng tiêu thụ: 200mA/1Relay

✓ Tín hiệu kích: High (5V) hoặc Low (0V) chọn bằng Jumper

19

2.9 Kit RF thu phát Wifi ESP8266 node MCU

Kit ESP8266 node MCU tích hợp sẵn chíp CP2102 cao cấp Giúp người sử dụng

có thể lập trình sẵn trên board mạch mà không cần bất cứ một công cụ nào khác Tất cả chân của ESP8266 được đưa ra ngoài để linh động trong quá trình thiết

kế và chạy thử

Kit ESP 8266 là kit phát triển dựa trên nền chip wifi SOC ESP8266 với thiết kế

dễ dàng sử dụng vì tích hợp sẵn mạch nạp sử dụng chip 2102 trên board

Bên trong ESP8266 có sẵn một lõi vi xử lí vì thể có thể trực tiếp lập trình trên

nó mà không cần một con vi xử lí gián tiếp nào khác

Nhìn chung thì Kit ESP8266 node MCU cũng có các chân GPIO như vi điều khiển, cũng có bộ nhớ SRAM, thanh ghi lưu trữ, các chân giao tiếp theo chuẩn SDIO, SPI, GPIO, I2C, tích hợp ADC 10 bit nên ở đây nhóm chúng em sử dụng Kit ESP8266 node MCU để làm khối điều khiển trung tâm

❖ Thông số kỹ thuật kit RF thu phát Wifi ESP8266 NODEMCU

✓ Ic chính ESP8266 Wifi SoC

✓ Chip nạp CP2102

✓ Nguồn cấp 5vdc

✓ GPIO giao tiếp mức logic 3.3v

Nguyên lí: Để truyền dẫn dữ liệu qua wifi chúng cần kết nối module wifi ESP8266 Nguyên lý hoạt động cấp nguồn 3.3v cho cả hai chân EN và Vcc để module vào chế độ hoạt động Để gửi dữ liệu qua wifi ta cần kết nối module với hai chân Txd, RxD của module UART hoặc IC có giao tiếp UART để nhận lệnh AT từ IC hoặc module UART

❖ Sơ đồ chân:

Hình 2 22: Sơ đồ chân Kit RF thu phát Wifi ESP8266 NODEMCU

20

Bảng 2.4 Sơ lược về chức năng của các chân kit ESP8266 node MCU

15 Cấp nguồn cho ESP (5V) VIN

21

❖ Giới thiệu về ESP8266 V12E

ESP8266 là một module SOC với bộ xử lý 32 bit, dựa trên giao thức TCP/IP,

có thể lưu trữ ứng dụng hoặc xử lý các kết nối WiFi từ bộ xử lý tích hợp trên chip, có khả tạo kết nối giống như một máy chủ hoặc một cầu nối trung gian Module ESP8266

là module wifi giá rẻ và được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng liên quan đến Internet và Wifi cũng như các ứng dụng truyền nhận sử dụng thay thế cho các module

RF khác

ESP8266 là một chip tích hợp cao, được thiết kế cho nhu cầu của một thế giới kết nối mới, thế giới Internet of thing (IOT) ESP8266 cung cấp một giải pháp kết nối mạng Wi-Fi đầy đủ và khép kín, cho phép nó có thể lưu trữ các ứng dụng hoặc để giảm tải tất cả các chức năng kết nối mạng Wi-Fi từ một bộ xử lý ứng dụng

ESP8266 có xử lý và khả năng lưu trữ mạnh mẽ cho phép nó được tích hợp với các bộ cảm biến, vi điều khiển và các thiết bị ứng dụng cụ thể khác thông qua GPIOs với một chi phí tối thiểu và một PCB tối thiểu

Mỗi Module WiFi được tích hợp sẵn một firmware với các tập lệnh AT, tuy nhiên đã có thêm nhiều phiên bản firmware hỗ trợ nhiều ngôn ngữ, trong đó có LUA

và Arduino Chính vì thế chúng ta thể dùng bất kì board Arduino nào để điều khiển thu phát thông qua giao tiếp nối tiếp Đặc biệt ESP8266 là một sản phẩm công nghệ giá hấp dẫn, có hiệu năng lớn và một cộng đồng phát triển lớn, ngày càng hùng hậu trên khắp thế giới

Hình 2 23: Hình ảnh về ESP8266V12E

❖ Các khối chính bên trong module ESP8266 bao gồm:

✓ Khối xử lý gồm có CPU, thanh ghi Register, khối tuần tự và gia tốc

✓ Khối giao tiếp Interface gồm có SDIO, SPI, GPIO, I2C

✓ Các khối SRAM, PMU

✓ Các khối thu phát sóng wifi như RF balun, RF receive

22

❖ Tổng quan:

✓ ESP8266 là dòng chip Low-power và là một wifi SOC nên cần rất ít linh kiện ngoài Hoạt động trong dải nhiệt -40°C to +125°C

✓ 32-bit RISC CPU: Tensilica Xtensa LX106 hoạt động với 80 MHz*

✓ 64 KB instruction RAM, 96 KB data RAM

✓ QSPI flash ngoài – 512 KB – 4 MB* (có thể lên tới 16 MB)

✓ IEEE 802.11b/g/n Wi-Fi

✓ Tích hợpTR switch, balun, LNA, power amplifier và matching network

✓ WEP hoặc WPA/WPA2 authentication, open networks

✓ Có khối chuyển đổi tín hiệu tương tự sang số ADC 10 bit

✓ Có khối khuếch đại công suất và mạch phối hợp trở kháng

✓ Wi-Fi 2.4 GHz

✓ Hỗ trợ các chức năng cho cả Android và iOS

✓ Hỗ trợ UART, I2C, I2S, PWM, GPIO,SPI

✓ Nhiệt độ làm việc khoảng 40C

✓ Công suất tiêu thụ ở chế độ Standby <10mW

Bảng 2.5 Các thông số cơ bản về module ESP8266

Phân loại Tên Giá trị

Thông số

wifi

Giao thức wifi 802.11 b/g/n Vùng tần số 2.4GHz-2.5GHz Thông số