Tài liệu a z urduino uno cảm biến và hệ thống đo

Tài liệu urduino uno R3 bao gồm các hàm cách dùng các hàm đó. Ứng dụng bài thực tế cho từng bài từ trang 200-636. Ứng dụng trong cảm biến và hệ thống đo. Sử dụng các loại cảm biến ứng dụng cho xe chạy bám line, đèn giao thông, hệ thống tưới cây tự động, phân loại sản phẩm,.... Code và hình ảnh đấu dây trên proteus và thực tế rất rõ ràng có bài sử dụng thuật toán PID. Trên đây, có phí nhé VAT. Để được giảm 30% (còn 200k) thì liên hệ zalo 0364131165 phường Minh khai, Bắc Từ Liêm, Hà Nội để đc giảm giá nhé. Uy tín tạo nên chất lượng cho sản phẩm!

Trang 2

MỤC LỤC

A GIỚI THIỆU VỀ ARDUINO 36

I ARDUINO LÀ GÌ? 38

II ARDUINO LÀM ĐƢỢC NHỮNG GÌ? 39

III SƠ LƢỢC VỀ ARDUINO UNO R3 42

1 Một số thông số kỹ thuật nhƣ sau 43

2 Sơ đồ chân của Arduino Uno 44

IV SƠ LƢỢC BỘ KIT TỰ HỌC ARDUINO 46

1 Giới thiệu sơ lƣợc về KIT TỰ HỌC: 46

2 Những lợi ích của Kit Tự Học Arduino 46

3 Mục đích của bộ KIT TỰ HỌC: 47

V CÀI ĐẶT PHẦN MỀM IDE VÀ DRIVER 48

1 Cài đặt phần mềm Arduino IDE 48

a Cài Java Runtime Environment (JRE) 48

b Cài đặt Arduino IDE: 49

2 Cài đặt Driver đối với Arduino Uno, mê ga, 51

a Cài đặt Driver 51

b Nạp chương trình cho Arduino Uno (mega tương tự): 53

3 Cài đặt Driver đối với Nano 55

a Giới thiệu board arduino Nano 55

b Cài đặt driver cho Arduino Nano 55

c Thông số kỹ thuật Arduino Nano: 56

d Nạp chương trình cho Arduino Nano: 57

VI GIỚI THIỆU PHẦN MỀM ( FRITZING) HỔ TRỢ VIỆC VẼ MẠCH NGUYÊN

LÝ 58

Trang 3

1 Hàm nhập xuất Digital I/O 62

Trang 6

b Các phép cộng, trừ, nhân, chia trong Arduino 145

c Phép chia lấy dư% 146

Trang 7

1 Cấu trúc chương trình Arduino 152

2 Hướng dẫn add thư viện cho Arduino IDE 154

II BÀI HỌC LẬP TRÌNH ARDUINO TỪ CƠ BẢN ĐẾN NÂNG CAO 159

1 Điều khiển LED đơn sáng nhấp nháy 159

3 Điều khiển đèn giao thông 164

Phần cứng cần chuẩn bị ( nếu sử dụng kit thì được tích hợp sẵn) 164

Lắp mạch: 164

Hình ảnh thực tế 165

Code lập trình 165

4 Điều khiển Rơ le 5Vdc 1, 2 kênh mức cao 167

Giới thiệu thiệu chung 167

Thông số kỹ thuật 167

Trang 8

Phần cứng chuẩn bị 167

Lắp mạch: 168

Code chương trình 168

5 Điều khiển Công tắc tơ 3 pha 169

Giới thiệu công tắc tơ 3 pha 169

Trang 9

10 Lập trình hiển thị led 7 đoạn đơn 188

Giới thiệu led 7 đoạn đơn: 188

Lắp mạch( nếu các bạn đã có kit học thì đã lắp sẵn nút nhấn) 190

Lập trình 190

11 Hiển thị chữ cái, số ra module 4 led 7 đoạn 192

Giới thiệu module 4 led 7 đoạn: 192

Lắp mạch( nếu các bạn đã có kit học thì đã lắp sẵn) 193

Lập trình 194

12 Lập trình hiển thị module led ma trận 8x8 196

Giới thiệu module ma trận 8x8: 196

Phần cứng chuẩn bị: ( tất cả được tích hợp trên Kit Tự Học) 196

Lắp mạch( nếu các bạn đã có kit học thì đã lắp sẵn) 197

Lập trình 197

13 Hiển thị chữ lên màn hình LCD16x02 202

Giới thiệu module LCD 16X02 202

Lắp mạch( nếu các bạn đã có kit học thì chỉ việc nối dây) 203

Lập trình 204

14 Kết hợp Module I2C với LCD16x02 204

Giới thiệu module I2C cho LCD 204

Lập trình 206

15 Đọc giá trị cảm biến quang trở hiển thị lên serial monitor 207

Giới thiệu cảm biến quang trở 207

Trang 10

Phần cứng chuẩn bị: (được tích hợp trên Kit Tự Học) 208

Lập trình 209

16 Đọc gái trị CB nhiệt độ LM35 hiển thị lên serial monitor 210

Giới thiệu cảm biến nhiệt độ LM35: 210

Lắp mạch: 211

Lập trình 211

17 Đọc giá trị CB nhiệt độ DS18B20 hiển thị lên serial monitor 212

Giới thiệu cảm biến nhiệt độ DS 18B20: 212

19 Đọc giá trị cảm biến mƣa hiển thị lên serial monitor 218

Giới thiệu cảm biến mưa 218

Lắp mạch 219

Lập trình 219

Trang 11

Kết quả hiển thị lên Serial monitor 224

21 Đọc giá trị cảm biến độ ẩm đất hiển thị lên LCD16x02 225

Giới thiệu cảm biến độ ẩm đất: 225

22 Đọc giá trị CB dò line hiển thị lên serial monitor và LCD 228

Giới thiệu cảm biến dò line 228

23 Đọc giá trị điện áp khi điều chỉnh biến trở hiển thị lên serial 233

Giới thiệu về biến trở 233

Phần cứng chuẩn bị: (bộ kit đã tích hợp sẵn biến trở 10K) 233

Lắp mạch 233

Lập trình 234

24 Hiển thị thời gian thực (DS1307) lên LCD và serial monitor 236

Giới thiệu về module DS1307 236

Phần cứng chuẩn bị: (bộ kit đã tích hợp sẵn biến trở 10K) 237

Trang 12

25 Hiển thị tốc độ đo bằng Encoder quay lên LCD 241

Giới thiệu về module Encoder quay: 241

26 Cài đặt và hiển thị nhiệt độ, độ ẩm (DTH11) 247

Giới thiệu về giao tiếp I2C 247

Thông số kỹ thuật DHT11 248

Phần cứng chuẩn bị: (bộ kit đã tích hợp sẵn ) 248

Lập trình 249

27 Điều khiển động cơ servo SG90 252

Giới thiệu về động cơ servo SG90 252

Lắp mạch: 254

Lập trình 254

28 Điều khiển động cơ bước stepper 28BYJ-48 256

Giới thiệu về động cơ bước stepper 28BYJ-48 256

Trang 13

Lập trình 262

30 Điều khiển động cơ bằng module L298n: 265

Giới thiệu về Module L298 265

Thông số kỹ thuật 265

Lắp mạch 266

Lập trình 266

31 Lập trình module Wifi ESP8266 V1 bằng Uno R3 268

Giới thiệu về module Wifi ESP8266 V1: 268

Trang 15

Lắp mạch: 292

Lập trình cho Arduino: 293

Viết app điều khiển thiết bị điện bằng Bluetooth trên điện thoại Andriod: 294

40 Sử dụng IC Max7219 để điều khiển led ma trận 8x8 296

Lập trình app cho điện thoại Android: 303

43 Làm game với led ma trận 8x8 Max7219 304

Trang 16

Lắp mạch: 309

Lập trình 309

45 Điều khiển thiết bị bằng module enthernet shiled 311

Giới thiệu về enthernet shiled: 311

Lập trình app Inventor cho điện thoại android 320

48 Điều khiển hiệu ứng RGB LED WS2812b 320

Trang 17

Giới thiệu rơ le bán dẫn SSR: 325

Thông số kĩ thuật: 326

Lắp mạch: 326

Lập trình cho arduino: 327

D IOT ( Internet Of Things ) 328

I Khái niệm Internet Of Things ( IOT) là gì? 328

1 Khái niệm IOT 328

2 Những ứng dụng thực tế trong cuộc sống 328

3 ESP8266 dòng chip đƣợc sử dụng phổ biến nhất hiện nay trong IOT 329

4 Module và Board phát triển của ESP8266 330

5 Giới thiệu về module ESP 12E( NodeMCU V1) 331

6 Lập trình ESP 12E bằng Arduino IDE 332

Giới thiệu về ESP826612E: 332

Chuẩn bị phần cứng 332

Cài đặt phần mềm arduino IDE và thƣ viện cho esp8266 332

Hướng dẫn nạp chương trình cho ESP8266 12E: 335

II Bài học mẫu cơ bản lập trình cho ESP12E 337

1 Bật tắt led theo ý muốn bằng esp8266 12E 337

Trang 18

Sau khi upload code ta mở cổng serial monitor và thingspeak 350

7 Điều khiển thiết bị điện bằng webserver 350

Trang 19

D HỌC LẬP TRÌNH ARDUINO THÔNG QUA DỰ ÁN 371

1 Ðo và hiển thị điện áp DC ( 0 – 30Vdc) 371

Trang 22

Lắp mạch nguyên lý: 426 Code chương trình 427 Cài đặt app Blynk: 429 Hình ảnh thực tế 433

13 Thiết kế xe 2 bánh tự cân bằng sử dụng board ardunio 433

Mục tiêu: 433 Phần mền cần chuẩn bị 433 Phần cứng cần chuẩn bị 433 Lắp mạch nguyên lý: 436 Code chương trình: (code hoàn chỉnh link kèm theo) 436 Hình ảnh thực tế: ( bánh xe đƣợc thay loại có ma sát tốt hơn ) 438

14 Thiết kế mô hình hẹn giờ bật tắt thiết bị sử dụng module DS1307 và arduino 439

Mục tiêu: 439 Phần mền cần chuẩn bị 439 Phần cứng cần chuẩn bị 439 Lắp mạch nguyên lý: 439 Hình ảnh thực tế 445

15 Thiết kế mô hình xe 4 bánh diều khiển bằng sóng Wifi sử board NodeMCU và app Blynk ( công cụ Joystick ) 445

Mục tiêu: 445 Phần mền cần chuẩn bị 445 Phần cứng cần chuẩn bị 445 Lắp mạch nguyên lý: 445 Code chương trình 446

16 Thiết kế mô hình xe robot 3 bánh tự hành sử dụng board ardunio 452

Mục tiêu: 452

Trang 23

17 Ðiều khiển góc quay động cơ buớc bằng nút nhấn sử dụng board arduino 459

Mục tiêu: 459 Phần mền cần chuẩn bị 459 Phần cứng cần chuẩn bị 459 Lắp mạch nguyên lý: 459 Code chương trình 460 Hình ảnh thực tế 462

18 Thiết kế xe robot 4 bánh điều khiển bằng giọng nói sử dụng board arduino 463

Mục tiêu: 463 Phần mền cần chuẩn bị 463 Phần cứng cần chuẩn bị: ( Tuong tự với xe cấp dộ 1 ) 463 Lắp mạch nguyên lý: 463 Lắp mô hình: tương tự như xe robot 4 bánh ở trên 465

19 Thiết kế mô hình mở cửa tự dộng sử dụng module RC522 và board arduino ( nhà thông minh) 468

Mục tiêu: 468 Phần mền cần chuẩn bị 468 Phần cứng cần chuẩn bị 468 Lắp mạch nguyên lý: 468 Code chương trình 469

20 Thiết kế mô hình hiển thị giờ, nhiệt dộ và dộ ẩm lên module led matrix 32x8 sử dụng board arduino 474

21 Thiết kế mô hình hẹn giờ bật tắt thiết bị điện sử dụng module DS3231 và arduino 481

Mục tiêu: 481

Trang 24

Phần mền cần chuẩn bị 481 Phần cứng cần chuẩn bị 481 Lắp mạch nguyên lý: 481 Code chương trình 482 Hình ảnh thực tế 486

22 Thiết kế mô hình cài đặt và hiển thị nhiệt độ sử dụng cảm biến PT100 và board arduino 486

23 Thiết kế mô hình hiển thị giờ lên màn hình LCD 16X02 chữ lớn không sử module thời gian thực 491

24 Thiết kế mô hình bật tắt thiết bị điện bằng máy tính thông qua phần mền processing và arduino 497

Mục tiêu: 497 Phần mền cần chuẩn bị 497 Phần cứng cần chuẩn bị 498 Lắp mạch nguyên lý: 498

Trang 25

Mục tiêu: 502 Phần mền cần chuẩn bị 502 Phần cứng cần chuẩn bị 502 Lắp mạch nguyên lý phần phát 502 Lắp mạch nguyên lý phần thu 503 Code cho phần phát 504 Code cho phần thu 504 Hình ảnh thực tế 507

26 Thiết kế mô hình xe robot 3 bánh dò line và tránh vật cản sử dụng board arduino 507

27 Thiết kế mô hình truyền dữ liệu cảm biến qua máy tính thông qua giao tiếp MODBUS RTU 513

28 Thiết kế mô hình đo dòng điện AC/DC sử dụng module ACS712 và board arduino 517

Trang 26

29 Thiết kế mô hình điều khiển độ sáng của đèn led ứng dụng giải thuật PID và sử dụng board arduino 521

30 Thiết kế mô hình điều khiển thiết bị điện thông qua giao thức (MQTT) và board NodeMCU 523

Mục tiêu: 523 Phần mền cần chuẩn bị 523 Phần cứng cần chuẩn bị 523 Lắp mạch nguyên lý: 524 Code chương trình 524 Cài đặt app trên Ubidots 525 Hình ảnh thực tế 527

31 Thiết kế mô hình hiển thị vị trí lên màn hình LCD sử dụng board arduino và GPS neo6 527

32 Thiết kế mô hình lọc nhiễu cho cảm biến trong các dự án liên qua đến

arduino 530

Trang 27

33 Thiết kế mô hình điều khiển thiết bị điện và hiển thị giá trị cảm biến lên

internet thông qua giao thức (MQTT) và board NodeMCU 533

Mục tiêu: 533 Phần mền cần chuẩn bị 533 Phần cứng cần chuẩn bị 533 Lắp mạch nguyên lý: 533 Code chương trình 534 Cài đặt app trên Ubidots 535 Hình ảnh thực tế 538

34 Thiết kế mô hình điều khiển đóng ngắt relay bằng SMS thông qua module sim800l và arduino 538

35 Thiết kế mô hình điều khiển đóng ngắt relay thông qua Webserver sử dụng board ESP32 541

36 Thiết kế mô hình hiển thị vị trí tọa độ lên màn hình LCD sử dụng module GPS NEO6 và arduino 545

Trang 28

Code chương trình 546 Hình ảnh thực tế 547

37 Thiết kế mô hình điều khiển thiết bị điện bằng SMS sử dụng module sim 800l và arduino 548

38 Thiết kế mô hình điều khiển đảo chiều động cơ bước stepper 1.8/step sử dụng nút nhấn và arduino 550

39 Thiết kế mô hình điều khiển tốc độ động cơ sử dụng module driver BTS7960 và arduino 554

40 Thiết kế mô hình điều khiển động cơ bước 1.8/step sử dụng module driver

Trang 29

41 Thiết kế mô hình điều khiển thiết bị điện dựa vào giá trị cảm biến ánh sáng và đồng thời gửi tin nhắn về điện thoại 559

42 Thiết kế mô hình điều khiển góc quay động cơ bước bằng cảm biến ánh sáng khi trời tối hoặc trời sáng 562

43 Thiết kế mô hình đo tốc độ động cơ hiển thị lên màn hình LCD sử dụng

encorder quay và board arduino 565

44 Thiết kế mô hình bật tắt thiết bị điện sử dụng cảm biến vân tay và board arduino 570

Trang 30

45 Thiết kế mô hình điều khiển số vòng quay cho động cơ bước 573

46 Thiết kế mô hình điều khiển bật tắt thiết bị bằng remote hồng ngoại sử dụng arduino 576

47 Thiết kế mô hình phát nhạc sử dụng module mp3 mini và arduino 578

48 Thiết kế mô hình đo tốc độ động cơ hiển thị lên màn hình LCD sử dụng

encoder quang và arduino 582

Mục tiêu: 582

Trang 31

49 Thiết kế mô hình đo nhiệt ẩm hiển thị lên LCD sử dụng cảm biến HDC1080 và A rduino 585

50 Thiết kế mô hình đặt mật khẩu cho webserver sử dụng board ESP32 588

Mục tiêu: 588 Phần mền cần chuẩn bị 588 Phần cứng cần chuẩn bị 588 Lắp mạch nguyên lý: 588 Code chương trình 588 Hình ảnh thực tế 592 Hướng dẫn cài Tool cho ESP32 vào phần mềm IDE: 593

51 Thiết kế mô hình đồng bộ nút nhấn với webserver sử dụng board ESP32 594

52 Thiết kế mô hình đọc giá trị nhiệt độ từ NTC 10k hiển thị lên 4 led 7 đoạn 599

53 Thiết kế mô hình bật tắt thiết bị điện thông qua sóng RF (PT2262 – PT2272)

Trang 32

và Arduino uno 602

54 Thiết kế mô hình bật tắt thiết bị điện bằng vân tay thông qua module R308 và Nodemcu 8266 604

Mục tiêu: 604 Phần mền cần chuẩn bị 604 Phần cứng cần chuẩn bị 604 Lắp mạch nguyên lý: 604 Code chương trình: lưu ý khi upload chọn Tool Board NodeMCU 1.0 605 Hình ảnh thực tế 606

55 Thiết kế mô hình chạy chữ trên led P10 607

56 Thiết kế mô hình Robot bám theo vật sử dụng board Arduino 609

Mục tiêu: 609 Phần mền cần chuẩn bị 609 Phần cứng cần chuẩn bị 609

Trang 33

58 Thiết kế mô hình đo khoảng cách bằng cảm biến siêu âm SRF05 và hiển thị lên led đơn, báo loa 615

59 Thiết kế mô hình gửi giá trị analog từ biến trở 10k qua app điện thoại sử dụng arduino và bluetooth 618

60 Thiết kế mô hình gọi điện, nhắn tin từ module sim800l và arduino khi có tín hiệu từ cảm biến hồng ngoại 620

61 Thiết kế mô hình đo nhiệt độ không tiếp xúc bằng cảm biến MLX90614 và hiển thị lên màn hình Oled 624

Trang 34

62 Thiết kế mô hình ghi phát âm thanh bằng module ISD1820 và cảm biến hồng ngoại 627

63 Thiết kế mô hình bật tắt relay sử dụng cảm biến vân tay AS608 và hiển thị lên LCD 629

Trang 36

A GIỚI THIỆU VỀ ARDUINO

Điều khiển thứ gì đó một cách tự động, ngoài việc phải hoàn chỉnh kết cấu ―phần cứng‖, ta cần phải có mạch điện điều khiển và phải lập trình để mạch điện đó hoạt động theo ý mình Lập trình thì không khó học, chỉ khó ở giai đoạn thiết kế mạch điều khiển là khó khăn nhất đối với những ai chƣa biết về làm mạch thì càng khó hơn ( còn đƣợc gọi thiết kế truyền thống) Và phải trải qua rất nhiều công đoạn nhƣ sau:

Tuy nhiên có một thứ làm cho mọi chuyện trở nên rất dễ dàng, có tên gọi là ―Arduino” Và trải qua các công đoạn ngắn gọn nhƣ sau:

Trang 37

So sánh các mô hình điều khiển được sử dụng bằng phương pháp thiết kế “truyền thống” và từ thiết kế bằng “Arduino”

Phương pháp Truyền ThốngPhương pháp dùng Arduino

Kỹ Năng

• Hiểu biết chuyên sâu về linh kiện điện tử

• Biết vẽ mạch, rửa mạch, in mạch,…

• Biết lập trình ( việc lập trình khó khăn do module tự thiết kế không có chuẩn hóa )

• Chủ yếu tập trung tìm hiểu kết nối hệ thống, không cần quan tâm đến việc vẽ mạch, làm mạch in,…

• Biết lập trình ( việc lập trình dễ dàng do thư viện có sẵn của các module được chuẩn hóa)

Đối Tượng

• Chỉ dành cho những giới chuyên ngành điện - điện tử

• Dành cho giới chuyên ngành, không chuyên, thậm chí là học sinh cấp 1, 2,

Thời Gian

• Thời gian hoàn thành rất lâu 1 tuần, có thể từ 1 đến 2 tháng

• Thời gian tập trung chủ yếu vào làm mạch, ít thời gian để phát triển quy mô hệ thống

• Thời gian hoàn thành rất nhanh

• Thời gian chủ yếu tập trung vào hệ thống nên có thể làm được những hệ thống phức tạp hơn

Phát Triển

• Phát triển được kỹ năng thiết kế mạch, in mạch, hàn,…

• Phát triển được tư duy lập trình hệ thống

Chính vì sự tiện lợi như vậy, Arduino đã trở thành một hiện tượng trên toàn thế giới, nếu bạn lên mạng tìm kiếm và gõ vào Arduino, bạn sẽ thấy hàng ngàn ứng dụng khác nhau từ khắp mọi nơi trên thế giới sử dụng Arduino Từ đó ta có thể thấy được tầm ảnh hưởng của Arduino đến nhường nào

Trang 38

I ARDUINO LÀ GÌ?

Arduino không phải là cái gì cao siêu hết, chỉ là sử dụng chip AVR với những thứ mà bạn sẽ cần đến như mạch giao tiếp (USB sang UART), mạch nguồn, có sẵn các chân vào/ra để giao tiếp với cảm biến và các thiết bị ngoại vi

Arduino rất đơn giản, dễ sử dụng, dễ code (ngôn ngữ tương tự như C/C++) Một trong những cái hay nhất của Arduino là nó hỗ trợ rất nhiều thư viện, rất tiện lợi

Nếu bạn muốn điều khiển động cơ, sẽ có các mạch công suất tương thích hoàn toàn với Arduino Nếu bạn muốn điều khiển qua mạng Internet, cũng có một mạch Ethernet/Wifi tương thích hoàn toàn với Arduino Và còn rất nhiều thứ khác nữa

Trang 39

Arduino cũng có rất nhiều kích thước khác nhau, phù hợp cho nhiều mục đích sử dụng Thông dụng nhất hiện nay là Arduino Uno nhỏ gọn dành cho những ai đang bắt đầu học về arduino

Một số các dự án thú vị đã được thực hiện bằng Arduino Xe điều khiển:

Trang 40

Mô hình máy bay 4 cánh:

Máy in 3D: