điều khiển nhà thông minh thông qua bluetooth và điện thoại

Dieu khien nha thong minh thong qua bluetooth va dien thoaiDieu khien nha thong minh thong qua bluetooth va dien thoaiDieu khien nha thong minh thong qua bluetooth va dien thoaiDieu khie

Trang 1

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN

BÁO CÁO TỐT NGHIỆP

ĐIỀU KHIỂN NHÀ THÔNG MINH THÔNG QUA BLUETOOTH VÀ ĐIỆN THOẠI

67Monday, June 10, 20242:08:53 PM2:08:53 PM67Monday, June 10, 20242:08:53 PM2:08:53 PM67Monday, June 10, 20242:08:53 PM2:08:53 PM

Dieu khien nha thong minh thong qua bluetooth va dien thoaiDieu khien nha thong minh thong qua bluetooth va dien thoaiDieu khien nha thong minh thong qua bluetooth va dien thoaiDieu khien nha thong minh thong qua bluetooth va dien thoaiDieu khien nha thong minh thong qua bluetooth va dien thoaiDieu khien nha thong minh thong qua bluetooth va dien thoaiDieu khien nha thong minh thong qua bluetooth va dien thoaiDieu khien nha thong minh thong qua bluetooth va dien thoaiDieu khien nha thong minh thong qua bluetooth va dien thoaiDieu khien nha thong minh thong qua bluetooth va dien thoaiDieu khien nha thong minh thong qua bluetooth va dien thoaiDieu khien nha thong minh thong qua bluetooth va dien thoaiDieu khien nha thong minh thong qua bluetooth va dien thoaiDieu khien nha thong minh thong qua bluetooth va dien thoaiDieu khien nha thong minh thong qua bluetooth va dien thoaiDieu khien nha thong minh thong qua bluetooth va dien thoai

Dieu khien nha thong minh thong qua bluetooth va dien thoaiDieu khien nha thong minh thong qua bluetooth va dien thoaiDieu khien nha thong minh thong qua bluetooth va dien thoaiDieu khien nha thong minh thong qua bluetooth va dien thoaiDieu khien nha thong minh thong qua bluetooth va dien thoaiDieu khien nha thong minh thong qua bluetooth va dien thoaiDieu khien nha thong minh thong qua bluetooth va dien thoaiDieu khien nha thong minh thong qua bluetooth va dien thoai

67Dieu khien nha thong minh thong qua bluetooth va dien thoaiMonday, June 10, 2024

Trang 2

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI BÁO CÁO TỐT NGHIỆP

1 Họ và tên sinh viên/ nhóm sinh viên được giao đề tài:

BÙI NGỌC TUYỀN MSSV : 14074291

Giảng viên hướng dẫn Tp HCM, ngày tháng năm 20

Trang 3

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Dieu khien nha thong minh thong qua bluetooth va dien thoaiDieu khien nha thong minh thong qua bluetooth va dien thoaiDieu khien nha thong minh thong qua bluetooth va dien thoaiDieu khien nha thong minh thong qua bluetooth va dien thoai67Monday, June 10, 20242:08:53 PM2:08:53 PM67Monday, June 10, 20242:08:53 PM2:08:53 PM67Monday, June 10, 20242:08:53 PM2:08:53 PM

Trang 4

MỤC LỤC

Phần 1: Tìm hiểu arduino và các modult liên quan đến mô hình 1

1.Giới thiệu về arduino và ứng dụng của arduino trong đời sống 1

1.1.6 Điều khiển nhà thông minh 5

1.1.7 Phần mềm lập trình cho arduino IDE 5

1.2 Tìm hiểu Arduino và các Modult liên quan đến mô hình 8

1.2.1 Board Arduino Uno R3 8

1.2.2 Board arduino Mega 2560 10

1.2.3 Modult Bluetooth HC-06 12

1.2.4 Modult cảm biến khí GAS MQ-02 14

1.2.5 Modult cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DTH-11 17

1.2.6 Động cơ servo SG-90 19

1.2.7 Modult thẻ từ RFID-522 11

1.2.8 Modult relay 1 kênh 24

1.3 Các giao tiếp khác 25

1.3.1 Giao tiếp i2c giữa 2 arduino 25

1.3.2 Xuất dữ liệu từ arduino sang excel 26

Phần 2: Lập trình ứng dụng giao diện trên android với Ai2 Mitapp Inventor 28

2.1Giới thiệu về phần mềm lập trình app inventor 28 672410062:08:53 PM2:08:53 PM672410062:08:53 PM2:08:53 PM672410062:08:53 PM2:08:53 PM

Trang 5

21.1 Màn hình thiết kế giao diện 29

2.1.2 Màn hình thiết kế các khối code 33

2.1.3 Các khối cơ bản được sử dụng trong phần mềm 35

2.2 Giao diện trên smartphone 42

2.2.1 Giao diện ứng dụng liên kết 42

2.2.2 Giao diện ứng dụng trên smartphone 44

Phần 3: Mô hình và tất cả các chương trình liên quan 48

3.1 Các hình ảnh về mô hình 48

3.2 Hoạt động của mô hình 53

123docz.net - File bi loi xin lienhe: lethikim34079@hotmail.com

Trang 6

DANH SÁCH HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Những thành viên khởi xướng arduino 1

Hình 1.2 Máy in 3D điều khiển bằng arduino mega 2560 2

Hình 1.3 robot cân bằng 2 bánh có giám sát bằng camera 3

Hình 1.4 Thiết bị máy bay không người lái 3

Hình 1.5 Thiết bị điều khiển ánh sáng nền dựa vào màu sắc màn hình tivi 4

Hình 1.6 Thiết bị tay chơi game điều khiển bằng arduino 4

Hình 1.7 Điều khiển nhà thông minh bằng smartphone 5

Hình 1.8 Giao diện làm việc phẩn mềm 6

Hình 1.9 Chọn cổng com của arduino 7

Hình 1.10 Công cụ tools trên phần mềm 7

Hình 1.14 Động cơ sg-90 và cấu tạo bên trong 19

Hình 1.18 Sơ đồ chân, mức điện áp hoạt động 20

Hình 1.15 Modult đọc thẻ từ RC522 21

Hình 1.16 Modult relay 1 kênh 5v-10A 24

Hình 2.1 Giao diện sử dụng của công cụ trên máy tính và trên điện thoại 28

Hình 2.2 Tạo project mới trên phần mềm 29

123docz.net - File bi loi xin lienhe: lethikim34079@hotmail.com

Trang 7

Hình 2.3 Màn hình thiết kế giao diện của App 30

Hình 2.4 Thanh công cụ palette 30

Hình 2.5 Thanh công cụ Viewer 31

Hình 2.6 Thanh công cụ components 31

Hình 2.7 Thanh công cụ Properties 31

Hình 2.8 Thanh công cụ Media 32

Hình 2.9 Giao diện thiết kế các khối code của App 33

Hình 2.10 Thanh công cụ Block 34

Hình 2.11 Thanh công cụ Viewer 34

Hình 2.12 Thanh thông báo lỗi và cảnh báo 34

Hình 2.13 Khối timer 35

Hình 2.14 Khối thoát ứng dụng 35

Hình 2.15 Khối lệnh hiển thị danh sách các bluetooth 35

Hình 2.16 Khối hiển thị các đối tượng sau khi đã kết nối với mô hình 36

Hình 2.17 Khối ngắt kết nối, reset thiết bị kết nối 37

Hình 2.18 Nút nhấn phòng khách 38

Hình 2.19 Nút nhấn đèn phòng khách trong phòng khách 38

Hình 2.20 Khối điều chỉnh cường độ sáng đèn trần phòng khách 39

Hình 2.21 Khối nhập thời gian hẹn giờ 39

Hình 2.22 Khối lệnh chạy thời gian hẹn giờ 40

Hình 2.23 Khối lệnh của nút Home 41

Hình 2.24 Khối lệnh phát cảnh báo khi có khí gas rò rỉ và hiển thị dữ liệu 42

Hình 2.25 Xây dựng file apk cho điện thoại 42

Hình 2.26 Mã QR code sau khi xây dựng file apk 43

Hình 2.27 Giao diện ứng dụng liên kết 43

Hình 2.28 Giao diện trước khi kết nối bluetooth 44

Hình 2.29 Giao diện trang chủ sau khi kết nối 44 672410062:08:53 PM2:08:53 PM672410062:08:53 PM2:08:53 PM672410062:08:53 PM2:08:53 PM

Trang 8

Hình 2.30 Giao diện nút nhấn phòng khách 45

Hình 2.31 Giao diện nút nhấn phòng ngủ 45

Hình 2.32 Thanh hiển thị thông tin nhiệt độ, độ ẩm, khí gas của phòng 46

Hình 2.33 Giao diện phòng vệ sinh 46

Hình 3.1 Mô hình thực tế 48

Hình 3.2 Thẻ từ RFID 48

Hình 3.3 Thẻ từ rfid rc-522 49

Hình 3.4 động cơ servo sg90 điều khiển mở cửa 49

Hình 3.5 Chuông báo mở cửa 49

Hình 3.6 Arduino Uno và Arduino Mega 50

Hình 3.13 Quạt 5V mô phỏng cho máy lạnh, quạt hút, lò sưởi 52

Hình 3.14 Transistor c-1815 và điện trở điều khiển cho quạt và đèn 1W 52

Hình 3.15 Giao diện của excel PLQ khi đang hoạt động 53

Hình 3.16 Thẻ từ đúng, đèn xanh sáng 54

Hình 3.17 Cửa mở sau khi thẻ từ đúng 54

Hình 3.18 Đèn đỏ báo khi sử dụng sai thẻ từ 54

Hình 3.19 Dữ liệu thông tin của chủ thẻ được ghi vào file excel 55 672410062:08:53 PM2:08:53 PM672410062:08:53 PM2:08:53 PM672410062:08:53 PM2:08:53 PM

Trang 9

1

PHẦN 1 : TÌM HIỂU ARDUINO VÀ CÁC MODULT LIÊN QUAN ĐẾN MÔ HÌNH

1 Giới thiệu về arduino và ứng dụng của arduino trong đời sống

Arduino thật ra là một bo mạch vi xử lý được dùng để lập trình tương tác với các thiết bị phần cứng như cảm biến, động cơ, đèn hoặc các thiết bị khác Đặc điểm nổi bật của Arduino là môi trường phát triển ứng dụng cực kỳ dễ sử dụng, với một ngôn ngữ lập trình có thể học một cách nhanh chóng ngay cả với người ít am hiểu về điện tử và lập trình Và điều làm nên hiện tượng Arduino chính là mức giá rất thấp và tính chất nguồn mở từ phần cứng tới phần mềm Chỉ với khoảng $30, người dùng đã có thể sở hữu một board Arduino có 20 ngõ I/O có thể tương tác và điều khiển chừng ấy thiết bị

Hình 1.1 Những thành viên khởi xướng arduino

Arduino ra đời tại thị trấn Ivrea thuộc nước Ý và được đặt theo tên một vị vua vào thế kỷ thứ 9 là King Arduin Arduino chính thức được đưa ra giới thiệu vào năm 2005 như là một công cụ khiêm tốn dành cho các sinh viên của giáo sư

Massimo Banzi, là một trong những người phát triển Arduino, tại trường

Interaction Design Instistute Ivrea (IDII) Mặc dù hầu như không được tiếp thị gì cả, tin tức về Arduino vẫn lan truyền với tốc độ chóng mặt nhờ những lời truyền miệng tốt đẹp của những người dùng đầu tiên Hiện nay Arduino nổi tiếng tới nỗi có người tìm đến thị trấn Ivrea chỉ để tham quan nơi đã sản sinh ra Arduino

Dieu khien nha thong minh thong qua bluetooth va dien thoaiDieu khien nha thong minh thong qua bluetooth va dien thoaiDieu khien nha thong minh thong qua bluetooth va dien thoaiDieu khien nha thong minh thong qua bluetooth va dien thoai672410062:08:53 PM2:08:53 PM672410062:08:53 PM2:08:53 PM672410062:08:53 PM2:08:53 PM

Trang 10

Arduino được chọn làm bộ não xử lý của rất nhiều thiết bị từ đơn giản đến phức tạp Trong số đó có một vài ứng dụng thực sự chứng tỏ khả năng vượt trội của Arduino do chúng có khả năng thực hiện nhiều nhiệm vụ rất phức tạp Sau đây là danh sách một số ứng dụng nổi bật của Arduino

1.1 Các ứng dụng từ arduino 1.1.1 Máy in 3D

Một cuộc cách mạng khác cũng đang âm thầm định hình nhờ vào Arduino, đó là sự phát triển máy in 3D nguồn mở Reprap Máy in 3D là công cụ giúp tạo ra các vật thể thực trực tiếp từ các file CAD 3D Công nghệ này hứa hẹn nhiều ứng dụng rất thú vị trong đó có cách mạng hóa việc sản xuất cá nhân

Hình 1.2 Máy in 3D điều khiển bằng arduino mega 2560

Trang 11

1.1.2 Robot

Do kích thước nhỏ gọn và khả năng xử lý mạnh mẽ, Arduino được chọn làm bộ xử lý trung tâm của rất nhiều loại robot, đặc biệt là robot di động

Hình 1.3 Robot cân bằng 2 bánh có giám sát bằng camera

1.1.3 Thiết bị không người lái

Do kích thước nhỏ gọn và khả năng xử lý mạnh mẽ, Arduino được chọn làm bộ xử lý trung tâm của rất nhiều loại robot, đặc biệt là robot di động

Hình 1.4 Thiết bị máy bay không người lái

Trang 12

1.1.4 Điều khiển ánh sáng

Các tác vụ điều khiển đơn giản như đóng ngắt đèn LED hay phức tạp như điều khiển ánh sáng theo nhạc hoặc tương tác với ánh sáng laser đều có thể thực hiện với Arduino

Hình 1.5 Thiết bị điều khiển ánh sáng nền dựa vào màu sắc màn hình tivi

1.1.5 Game tương tác

Việc đọc cảm biến và tương tác với PC là một nhiệm vụ rất đơn giản đối với Arduino Do đó rất nhiều ứng dụng game tương tác có sử dụng Arduino

Hình 1.6 Thiết bị tay chơi game điều khiển bằng arduino

Trang 13

1.1.6 Điều khiển nhà thông minh

Kết hợp với các module chức năng bluetooth hoặc wifi , với các ứng dụng cài đặt trên máy tính bảng, smartphone hay trình duyệt web người dùng có thể thiết kế hệ thống điều khiển giám sát thông minh các thiết bị điện trong ngôi nhà của mình khi ở trong nhà hoặc từ bất cứ nới nào (được kết nối internet)

Hình 1.7 Điều khiển nhà thông minh bằng smartphone

1.1.7 Phần mềm lập trình cho arduino IDE

Cài đặt phần mềm Arduino IDE

Đầu tiên ta vào trang chủ của Arduino: https://www.arduino.cc/ và chọn mục Sofware Đây là nơi Arduino lưu trữ cũng như cập nhật các phiên bản IDE của Arduino và bản mới nhất ở thời điểm hiện tại là ARDUINO 1.8.3 Chúng ta tiến hành Download, các bạn chọn Windows Installer

- Ta cài chương trình arduino IDE phù hợp với hệ điều hành của máy Đối với Windown có cài đặt exe và bản zip Đối với bản zip thì cần giải nénn và chạy chương trình không cần cài đặt Sau khi cài đặt xong, giao diện chương trình như sau:

Trang 14

Hình 1.8 Giao diện làm việc phẩn mềm

Cài đặt Driver

Bước 1: Cắm cáp kết nối với máy tính

Bước 2: tìm cổng kết nối của arduino uno R3 với máy tính

Mở cửa sổ run, gõ lệnh mmc devmgmt.msc , sau đó bấm enter, cửa sổ device

mangager sẽ hiện lên, mở mục port(com&lpt) ta sẽ thấy được cổng com của board

arduino r3 đang kết nối

Bước 3: khởi động Arduino IDE

Bước 4: Cài đặt cấu hình làm việc cho arduino ide

Vào menu Tools -> Board -> chọn Arduino Uno

Trang 15

Hình 1.9 Chọn cổng com của arduino

Hình 1.10 Công cụ tools trên phần mềm

Vào menu Tools -> Serial Port -> chọn cổng Arduino đang kết nối với máy tính

Vào menu Tools -> Programmer -> chọn AVR ISP

Đến đây cơ bản là ta đã kết thúc quá trình kết nối board arduino với máy tính Ta có thể thực hiện lập trình board arduino của mình

Trang 16

1.2 Tìm hiểu Arduino và các Modult liên quan đến mô hình 1.2.1 Board Arduino Uno R3

Trang 17

Vi điều khiển:

- Arduino UNO có thể sử dụng 3 vi điều khiển họ 8bit AVR là ATmega8, ATmega168, ATmega328 Bộ não này có thể xử lí những tác vụ đơn giản như điều khiển đèn LED nhấp nháy, xử lí tín hiệu cho xe điều khiển từ xa, làm một trạm đo nhiệt độ - độ ẩm và hiển thị lên màn hình LCD,…

- Điện áp hoạt động:

+ GND (Ground): cực âm của nguồn điện cấp cho Arduino UNO Khi bạn 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, bạn nối cực dương của nguồn với chân này và cực âm của nguồn với chân GND

+ IOREF: điện áp hoạt động của vi điều khiển trên Arduino UNO có thể được đo ở chân này Và dĩ nhiên nó luôn là 5V Mặc dù vậy bạn không được lấy nguồn 5V từ chân này để sử dụng bởi chức năng của nó không phải là cấp nguồn

+ RESET: việc nhấn nút Reset trên board để reset vi điều khiển tương đương với việc chân RESET được nối với GND qua 1 điện trở 10KΩ

Bộ nhớ: 32KB bộ nhớ Flash: những đoạn lệnh bạn lập trình sẽ được lưu trữ trong bộ nhớ Flash của vi điều khiển Thường thì sẽ có khoảng vài KB trong số này sẽ được dùng cho bootloader nhưng đừng lo, bạn hiếm khi nào cần quá 20KB bộ nhớ này đâu

- 2KB cho SRAM (Static Random Access Memory): giá trị các biến bạn khai báo khi lập trình sẽ lưu ở đây Bạn khai báo càng nhiều biến thì càng cần nhiều bộ nhớ RAM Tuy vậy, thực sự thì cũng hiếm khi nào bộ nhớ RAM lại trở thành thứ mà bạn phải bận tâm Khi mất điện, dữ liệu trên SRAM sẽ bị mất 1KB cho

EEPROM (Electrically Eraseble Programmable Read Only Memory): đây giống như một chiếc ổ cứng mini – nơi bạn có thể đọc và ghi dữ liệu của mình vào đây mà không phải lo bị mất khi cúp điện giống như dữ liệu trên SRAM

Trang 18

- Các cổng vào ra của bo:

+ 2 chân Serial: 0 (RX) và 1 (TX): dùng để gửi (transmit – TX) và nhận (receive – RX) dữ liệu TTL Serial Arduino Uno có thể giao tiếp với thiết bị khác thông qua 2 chân này Kết nối bluetooth thường thấy nói nôm na chính là kết nối Serial không dây Nếu không cần giao tiếp Serial, bạn không nên sử dụng 2 chân này nếu không cần thiết

+ Chân PWM (~): 3, 5, 6, 9, 10, và 11: cho phép bạn xuất ra xung PWM với độ phân giải 8bit (giá trị từ 0 → 28-1 tương ứng với 0V → 5V) bằng hàm analogWrite() Nói một cách đơn giản, bạn có thể điều chỉnh được điện áp ra ở chân này từ mức 0V đến 5V thay vì chỉ cố định ở mức 0V và 5V như những chân khác

+ Chân giao tiếp SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK) Ngoài các chức năng thông thường, 4 chân này còn dùng để truyền phát dữ liệu bằng giao thức SPI với các thiết bị khác

+ LED 13: trên Arduino UNO có 1 đèn led màu cam (kí hiệu chữ L) Khi bấm nút Reset, bạn sẽ thấy đèn này nhấp nháy để báo hiệu Nó được nối với chân số 13 Khi chân này được người dùng sử dụng, LED sẽ sáng

+ Nút reset: Nút reset được sử dụng để reset lại chương trình đang chạy Đôi khi chương trình chạy gặp lỗi, người dùng có thể reset lại chương trình

1.2.2 Board arduino Mega 2560

Arduino Mega2560 là một vi điều khiển bằng cách sử dụng ATmega2560.

Trang 19

Thành phần gồm:

 54 chân digital (15 có thể được sử dụng như các chân PWM)

 16 đầu vào analog,

 4 UARTs (cổng nối tiếp phần cứng),

Sơ đồ các linh kiện của Arduino mega

Hình 1.13 Sơ đồ của arduino mega 2560

Arduino Mega2560 khác với tất cả các vi xử lý trước giờ vì không sử dụng FTDI chip điều khiển chuyển tín hiệu từ USB để xử lý Thay vào đó, nó sử dụng ATmega16U2 lập trình như là một công cụ chuyển đổi tín hiệu từ USB Ngoài ra,

Arduino Mega2560 cơ bản vẫn giống Arduino Uno R3, chỉ khác số lượng chân và

nhiều tính năng mạnh mẽ hơn, nên các bạn vẫn có thể lập trình cho con vi điều khiển này bằng chương trình lập trình cho Arduino Uno R3

Trang 20

1.2.3 Modult Bluetooth HC-06

- Module bluetooth đã và đang là một lựa chọn hiệu quả cho việc phát triển những dự án điều khiển và giao tiếp từ xa Với modult HC-06 sử dụng giao tiếp serial(Tx-Rx) Modult giao tiếp với arduino bằng cổng serial, khi chuyển lệnh từ thiết bị như smartphone, laptop xuống, modult sẽ truyền các lệnh xuống dạng kí tự nên công việc nhận lệnh và xử lí lệnh từ modult hết sức đơn giản Ngược lại, khi arduino gửi lệnh cho modult, vì giao tiếp serial nên nó sẽ quét 1 lần hết tất cả các kí tự được in trên serial Công việc của người lập trình là xử lí các chuỗi kí tự để thực hiện các lệnh theo ý muốn

- Modult khi kết nối với arduino sử dụng giao tiếp RS-232 để truyền nhận dữ liệu nên khi nạp code, đặc biệt cho arduino chỉ có 1 cổng tx-rx ta phải rút 2 chân này ra mới có thể nạp code vào cho aruino được do khi arduino giao tiếp với máy tính cũng sử dụng giao tiếp rs-232 để giao tiếp

Hình 1.14 Modult bluetooth HC-06 Thông số kĩ thuật:

+ Điện áp hoạt động: 3.3 ~ 5VDC

+ Điện áp giao tiếp: TTL tương thích 3.3VDC và 5VDC

Baudrate UART có thể chọn được: 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200

+ Dải tần sóng hoạt động: Bluetooth 2.4GHz

+ Sử dụng CSR mainstream bluetooth chip, bluetooth V2.0 protocol standards

+ Dòng điện khi hoạt động: khi Pairing 30 mA, sau khi pairing hoạt động truyền nhận bình thường 8 mA

+ Kích thước của module chính: 28 mm x 15 mm x 2.35 mm

Trang 21

Sơ đồ kết nối đến arduino:

Code điều khiển 1 thiết bị thông qua điện thoại: Khi nhấn nút bật trên điện thoại, thiết trên arduino bật, khi nhấn tắt, đèn báo trên arduino tắt

1 char state; /Khai báo biến dữ liệu nhận từ HC-06 2

3 void setup() {

4 pinMode(9, OUTPUT); / thiết lập chân đầu ra là chân số 9 5 Serial.begin(9600); // Kết nối bluetooth module ở tốc độ 9600 6 }

7 void loop() { 8

9 if(Serial.available() > 0){

10 // Đọc giá trị nhận được từ bluetooth 11 state = Serial.read();

12 } else 13 state = 0; 14

15 Serial.println(state); /In ra màn hình giá trị nhận được 16 If (state = 1){

17 digitalWrite(9, HIGH); / Cho tín hiệu ở chân 9 mức cao 18 }

Trang 22

1.2.4 Modult cảm biến khí GAS MQ-02

Cảm biến khí ga MQ2 là một trong những loại cảm biến được sử dụng để nhận biết: LPG, i-butan, Propane, Methane , Alcohol, Hydrogen, Smoke và khí ga Được thiết kế với độ nhạy cao, thời gian đáp ứng nhanh Gía trị đọc được từ cảm biến sẽ được đọc về từ chân Analog của vi điều khiển

Hình 1.15 Cảm biến khí gas mq-02

Thông số kĩ thuật:

- Phạm vi phát hiện: 300 10000ppmm - Đặc điểm của khí: 1000ppmm isobutan - Độ nhạy sáng: R in air/Rin typical gas≥5 - Cảm kháng: 1KΩ to 20KΩ / 50ppm - Thời gian đáp ứng: ≤10s

- Thời gian phục hồi: ≤ 30s - Trở kháng khi nóng: 31Ω ± 3Ω - Dòng tiêu thụ khi nóng: ≤ 180mA - Điện áp khi nóng: 5.0V ± 0.2V - Năng lượng khi nóng : ≤ 900mW - Điện áp đo: ≤ 24V

Điều kiện làm việc:

+ Nhiệt độ: -20 ℃ ~ 55 ℃ + Độ ẩm: ≤ 95% RH

+ Hàm lượng oxy môi trường: 21%

Trang 23

Điều kiện bảo quản:

+ Nhiệt độ: -20 ℃ ~ 70 ℃ + Độ ẩm: ≤ 70% RH

Hình 1.16 Sơ đồ bên trong modult

Ta thấy modult sử dụng 2 chân đầu ra là chân 2 Dout và chân 3 Aout Với chân 2 được nối trực tiếp với cảm biến sẽ xuất ra tín hiệu dạng digital 0-1, còn chân 3 nối với biến trở nên sẽ xuất ra dưới dạng analog 0-5v

+ Tín hiệu Aout được lấy ra từ Module MQ2 sẽ xuất các giá trị analog với độ phân giải từ 0-1023 trên arduino

+ Dựa vào việc điều chỉnh biến trở để thay đổi điện áp tham chiếu của LM358 chúng ta có thể điều chỉnh độ nhạy của MQ2

+ Cấu tạo từ chất bán dẫn SnO2

+ 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 chát xung quanh quang MQ2 càng cao

+ MQ2 hoạt động rẩ tốt trong môi trường khí hóa lỏng LPG, H2 và các chất khí gây cháy khác Nó được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và dân dụng do mạch đơn giản và chi phí thấp

Trang 24

Sơ đồ kết nối chân đến arduino:

Code đọc giá trị từ modult và đưa ra cảnh báo khi có sự cố rò rỉ khí gas: Khi có rò rỉ khí gas, chuông báo gắn trên arduino sẽ báo động

1 void setup() {

2 Serial.begin(9600); //Mở cổng Serial để giap tiếp | tham khảo Serial

3 pinMode(8,OUTPUT); / Đặt chân 9 là chân xuất tín hiệu tương ứng với 1 chuông báo động

4 } 5

Thực tế, trong modult khí gas đã có 1 chân xuất trực tiếp ra tín hiệu mức 0-1 nên ta có thể sử dụng trực tiếp chân này Việc sử dụng arduino và chân Analog chỉ mở rộng kết nối và đọc các giá trị từ modult này

Trang 25

1.2.5 Modult cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DTH-11

- DHT11 Là cảm biến nhiệt độ, độ ẩm 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

Hình 1.17 Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DTH-11

Phương thức truyền dữ liệu của cảm biến:

-Tín hiệu trên bus 1 wire chia thành các khe thời gian 60 µs 1 bit dữ liệu được truyền trên bus dựa trên khe thời gian (time slots) Các thiết bị slave cho phép có thời gian nền có một chúc khác biệt từ thời gian nền danh nghĩa Tuy nhiên đối với thiết bị master cần có bộ định thời với độ chính xác cao, để đảm bảo giao tiếp đúng với các thiết bị salve có thời gian nền khác biệt

- Tín hiệu trên bus 1 wire chia thành các khe thời gian 60 µs 1 bit dữ liệu được truyền trên bus dựa trên khe thời gian (time slots) Các thiết bị slave cho phép có thời gian nền có một chúc khác biệt từ thời gian nền danh nghĩa Tuy nhiên đối với thiết bị master cần có bộ định thời với độ chính xác cao, để đảm bảo giao tiếp đúng với các thiết bị salve có thời gian nền khác biệt

Trang 26

Thông số kỹ thuật:

 Điện áp hoạt động : 3V - 5V (DC)

 Dải độ ẩm hoạt động : 20% - 90% RH, sai số ±5%RH  Dải nhiệt độ hoạt động : 0°C ~ 50°C, sai số ±2°C  Tần số lấy mẫu tối đa: 1 Hz

 Khoảng cách truyển tối đa: 20m

Sơ đồ kết nối với arduino:

Code đọc giá trị từ modult và xuất ra màn hình: Xuất các thông số nhiệt độ, độ ẩm lên màn hình và đưa ra cảnh báo nếu nhiệt độ lớn hơn 50 độ C

1 // Gọi thư viện DHT11 2 #include "DHT.h"

3 const int DHTPIN = 9; //Đọc dữ liệu từ DHT11 ở chân 2 trên mạch Arduino 4 const int DHTTYPE = DHT11; //Khai báo loại cảm biến, có 2 loại là DHT11 và DHT22

5 DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE)

6 void setup() { 7 Serial.begin(9600); 8 pinMode(3,OUTPUT);

9 dht.begin(); // Khởi động cảm biến 10 }

Trang 27

12 float h = dht.readHumidity(); //Đọc độ ẩm 13 float t = dht.readTemperature(); //Đọc nhiệt độ 14

15 Serial.print("Nhiet do: ");

16 Serial.println(t); //Xuất nhiệt độ 17 Serial.print("Do am: ");

18 Serial.println(h); //Xuất độ ẩm 19 delay(500); //Đợi 1 giây 20 if (t>50){

21 digitalWrite(3,HIGH); 22 }

23 Else

24 digitalWrite(3,LOW); 25 }

1.2.6 Động cơ servo SG-90

Hình 1.18 Động cơ sg-90 và cấu tạo bên trong

- Đặc điểm động cơ là nhỏ gọn, hoạt động từ 0-180 độ, tích hợp sẵn mạch điều khiển bên trong nên việc điều khiển từ arduino và kết nối khá dễ dàng Động cơ RC Servo 9G là động phổ biến dùng trong các mô hình điều khiển nhỏ và đơn giản như cánh tay robot Động cơ có tốc độ phản ứng nhanh, được tích hợp sẵn Driver điều khiển động cơ, dễ dàng điều khiển góc quay bằng phương pháp điều độ rộng xung PWM

- Động cơ này sử dụng 1 biến trở và 1 bộ điều khiển bên trong để xác định góc quay Nhược điểm của động cơ là độ chính xác không cao, momen nhỏ

Trang 28

Thông số kĩ thuật:

 Khối lượng : 9g

 Kích thước: 22.2x11.8.32 mm  Momen xoắn: 1.8kg/cm

 Tốc độ hoạt động: 60 độ trong 0.1 giây  Điện áp hoạt động: 4.8V(~5V)

 Nhiệt độ hoạt động: 0 ºC – 55 ºC

Sơ đồ kết nối chân:

Động cơ chỉ gồm 3 chân là Vcc, Gnd và chân điều khiển Chân điều khiển ta có thể kết nối đến chân tùy ý của arduino với điều kiện chân đó là chân có khả năng băm xung (PWM)

Hình 1.18 Sơ đồ chân , mức điện áp hoạt động và thời gian đáp ứng của động cơ Dieu khien nha thong minh thong qua bluetooth va dien thoaiDieu khien nha thong minh thong qua bluetooth va dien thoaiDieu khien nha thong minh thong qua bluetooth va dien thoaiDieu khien nha thong minh thong qua bluetooth va dien thoai

Trang 29

1.2.7 Modult thẻ từ RFID-522

Hình 1.19 Modult đọc thẻ từ RC522

- Radio Frequency Identification (RFID) là công nghệ nhận dạng đối tượng bằng sóng vô tuyến Hai thiết bị này hoạt động thu phát sóng điện từ cùng tần số với nhau Các tần số thường được sử dụng trong hệ thống RFID là 125Khz hoặc 900Mhz

- Một hệ thống RFID có ba thành phần cơ bản: thẻ, đầu đọc, và một host computer RFID hoạt động trên nền tảng sóng vô tuyến kết hợp với máy tính quản lý bao gồm thẻ, đầu đọc thẻ và máy tính chủ Thẻ RFID gắn vào sản phẩm được tích hợp chip bán dẫn và ăng-ten thu sóng Đầu đọc thẻ nhận tín hiệu từ thẻ RFID từ xa, có thể lên đến 50m tùy vào nguồn năng lượng được cung cấp cho thẻ RFID, chuyển dữ liệu đến máy tính để phân tích và xử lý thông tin về đối tượng đó

- Các thẻ RFID có thế được cấp nguồn bởi một bộ pin thu nhỏ trong thẻ (các thẻ active) hoặc bởi một RFID reader mà nó “Wake up" thẻ để yêu cầu trả lời khi thẻ đang trong phạm vi (thẻ passive)

Trang 30

Sơ đồ kết nối đến arduino:

Code đọc giá trị từ thẻ từ: đọc giá trị từ thẻ từ, nhận dạng thẻ nào đúng đã được cài đặt trước, nếu đúng thì điều khiển quay động cơ servo, nếu sai đưa ra cảnh báo

1 #include <Servo.h> // Thư viện điều khiển servo 2 Servo myservo;

3 int servoPin = 6; 4 #include <SPI.h>

5 #include <MFRC522.h> // thu vien "RFID" 6 #define SS_PIN 10

Trang 31

11 unsigned long ticketNumber; 12 void setup() {

13 Serial.begin(9600);

14 pinMode(8, OUTPUT); // đèn thông báo thẻ đúng 15 pinMode(7, OUTPUT); // đèn thông báo thẻ sai 16 SPI.begin();

17 mfrc522.PCD_Init(); 18 myservo.attach(servoPin); 19 }

20 void loop(){

21 myservo.write(10); // đặt vị trí cho servo ban đầu ở 10 độ 22 // Tìm thẻ mới

23 if ( ! mfrc522.PICC_IsNewCardPresent()) { 24 return;

25 }

26 // đọc thẻ

27 if ( ! mfrc522.PICC_ReadCardSerial()) { 28 return;

29 }

30 uidDec = 0;

31 // Hien thi so UID cua the

32 for (byte i = 0; i < mfrc522.uid.size; i++) { 33 uidDecTemp = mfrc522.uid.uidByte[i]; 34 uidDec = uidDec*256+uidDecTemp; 35 // Serial.println(uidDec);

36 37 }

38 // cai dat nguoi 1

39 if(uidDec == 1199805493){

40 digitalWrite(8,HIGH); // cho bật đèn báo đúng thẻ 41 myservo.write(100); // cho động cơ quay về góc 100 42 delay(4000); // đợi trễ 4 giây

43 myservo.write(10); // trả lại vị trí 10 độ ban đầu của động cơ 44 digitalWrite(8,LOW); // tắt đèn báo đúng thẻ

45 } 46

47 else 48 {

49 digitalWrite(7, HIGH); / / mở đèn báo sai thẻ

Trang 32

56

57 void setBitsForGood(byte daBeat) { 58 if (daBeat == 1) {

59 bitSet(ticketNumber, bCounter); 60 bCounter=bCounter+1;

61 } 62 else {

63 bitClear(ticketNumber, bCounter); 64 bCounter=bCounter+1;

65 } 66 }

1.2.8 Modult relay 1 kênh

- Rơ-le là một công tắc (khóa K) Nhưng khác với công tắc ở một chỗ cơ bản, rơ-le được kích hoạt bằng điện thay vì dùng tay người Chính vì lẽ đó, rơ-le được dùng làm công tắc điện tử! Vì rơ-le là một công tắc nên nó có 2 trạng

thái: đóng và mở

Hình 1.20 Modult relay 1 kênh 5v-10A

Trang 33

Thông số kĩ thuật:

 Tín hiệu vào điều khiển: 5V_DC

 Nguồn khuyên dùng: 5V - 1A hoặc 5V-2A  Mặc định tín hiệu từ vi điều khiển

 Đầu ra: Tiếp điểm Relay đóng ngắt 220V 10A  Mạch sử dụng cách ly thông qua PC 817  Có Di-ot 1N4007 SMD chống ngược

 Sử dụng Tranzito C1815 SMD để kích dòng  Muốn cách ly thì sử dụng 2 nguồn riêng  Kích thước: 55mmx25mm

Sơ đồ kết nối chân:

Modult có phần ngõ điều khiển từ arduino và tiếp điểm điều khiển thiết bị Ngõ điều khiển từ arduino gồm 3 chân là Vcc, Gnd và 1 chân điều khiển từ arduino, chân này có thể lựa chọn kích mức thấp hoặc mức cao tùy ý Ngõ điều khiển thiết bị gồm 2 tiếp điểm thường đóng và thường hở sử dụng tùy vào thiết bị cần điều khiển

1.3 Các giao tiếp khác

1.3.1 Giao tiếp i2c giữa 2 arduino

- Đầu năm 1980 Phillips đã phát triển một chuẩn giao tiếp nối tiếp 2 dây được gọi là 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

- Ta thấy việc sử dụng giao tiếp i2c chỉ sử dụng 2 chân chung giữa các arduino để truyền dữ liệu, trong đó 1 arduino chủ (master) đóng vai trò tiếp nhận và tổng hợp thông tin từ các arduino con (slave)