báo cáo internet vạn vật đề tài tìm hiểu xây dựng hệ thống vườn thông minh

Chúng em tin rằng, với sự kết hợp giữa kiến thức về nông nghiệp và công nghệ hiện đại, "Vườn Thông Minh" không chỉ giúp tăng cường năng suất và chất lượng sản phẩm, mà còn phản ánh xu hư

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VĨNH LONG

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

BAO CAO MON: INTERNET VAN VAT

ĐÈ TÀI: TÌM HIỂU XAY DUNG HE THONG

VUON THONG MINH

Người thực hiện: 21004244 - Lê Hoàng Duy Tân

21004172 — Nguyễn Thành Tài 21204001 — Huynh Dang Khoa Giáo viên hướng dẫn: Thầy Tô Nguyễn Hoàng Phúc

Vĩnh Long, 2023

I

NHAN XET & DANH GIA DIEM CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN

L1 Tổ chức báo cáo trước hội đồng L1 Tổ chức chấm thuyết minh

Vinh Long negay thang .ndim

Người hướng dẫn (Kỹ và ghi rõ họ tên)

LỜI CẢM ƠN

Trước hết, em xin chân thành cảm ơn thầy đã tận tình hướng dẫn, định

hướng và giúp đỡ em trong quá trình nghiên cứu và hoàn thiện báo cáo này Em cũng muốn gửi lời cảm ơn đến tất cả các thầy cô trong bộ môn, những người đã chia sẻ kiến thức, kinh nghiệm và những góp ý quý báu, giúp em hiểu rõ hơn về môn học này và ứng dụng của nó trong thực tế

Tuy nhiên, kiến thức về bộ môn Internet vạn vật của em vẫn còn những

hạn chế nhất định Do đó, không tránh khỏi những thiểu sót trong quá trình

hoàn thành bài báo cáo này Mong thầy xem và góp ý đề bài tiêu luận của em được hoàn thiện hơn Em xIn chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC NHẬN XÉT & ĐÁNH GIÁ ĐIÊỄM CÚA NGƯỜI HƯỚNG DẪN co 1 LỜI CÁM ƠN 2c n1 HH H2 T2 2 2H HH HH ng re reo 2 MỤC LỤC 55s 5c 22112212221 222 211 TH H2 HH2 H22 reu 3 CHƯƠNG I1: TỎNG QUAN ĐÈ TÀI á cc St St E11 11211111 211 11 11 11211211 re 1

1.12 Lợiích ìà 2 HH HH HH HH HH ru ườn 4

1.13 UƯuđiểm 2n TS HH HH net 5 1.14 Khuyếtđiểm c2 nh nh HH HH HH HH Hung He re 6 1.2 VƯỜN THÔNG MINH -:- 2s EE1SE2112271127111 1122112212 12 E1 errrke 7

1.2.1 Giới thiệu chung i2 220112112111 131115151151 1501 21121111111 111111 18 1111 ty 7

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYET 2221 211 1221122211271122 1122112211211 1 re 9

2.1 Bo mạch Arduino - - - LL nn TS cv TS KTS ng KTS ng kg 1kg 11111111 kk rrkg 9

2.1.1 Lịch SỬ ás- c2 1 E1 2tr2 1012 212g 2H gu 9

2.1.2 Arduino Uno R3 L cQ CS Sn nh Tn TH ni ng gen che 10

2.1.3 Cau tao cla Arduino ccccccccccscsssesssecssesssessesssesseessessiessecsiessiessiesssetsetseetseeavees 11

2.1.3.1 Vĩ điều KCI lc cee cece eee eeeeseessesersereseesitsersetsiesetiesteneneaeeeses 11

2.2 Tìm hiểu về PrOf€US 5s 5s s21 1251211 11211112111111111111111111111110111211 1211121111112 xe 15

2.2.1 Giới thiệu c 22c HH 2H22 co 15

2.3.1 Cảm biến âm thanh - 5 5 221 25112127112 11221 11221022 reg 16

2.3.3 Thong s6 ky thudten ccc csssessesseesessresresssssseserseessesessessseseesaseeten 17 2.3.4 Nguyên lí cảm biến âm thanh 5 2s 2212112711271 1 22c erree 17 2.3.5 Ứng dụng cảm biến âm thanh - 5: 5s 1E 2111211221111 21211 ng 18 CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH THIẾT KÉ HỆ THNG - 5 2c SE 2 E221 122 tre 20 Kia 20 KT nh 21

3.2.1 Sơ đồ chức năng cs TT nh HH HH tru ưyn 21 3.22 _ Sơ đồ đấu nối 0S 2n HH HH ga 22 3.3 Xây dựng hệ thống 5c E EEnn t1 2121121 H21 1e rung 22

3.3.1 Tui nue ty 7n 22 3.3.1.1 Cam bién dé 4m dat (Soil Moisture Sensor): c.ccccccccccscscesseeseeeeeees 23 3.3.1.2 Cam bién mura (Rain Sensor): cc.ccccccescescssesessesecsessesesevsesevsesececsees 23 3.3.2 Ty dOng bat tit quate cccccccccccccscsccsessssssessesssessessessessressesesessesessessssessesrssessveees 24

3.3.2.1 Cảm biến nhiệt độ (LM35) 5 S111 E1 2111212111111 xe 24

3.3.3 Tự động bật tắt đèn - nh HH HH u21 12g rên 24

E NI ©0717 000).GỪ£ƠỠÐĐẦ®ỒỒỪỜỖỜỖŨỦỪỒỶỒỒỮd 25

3.3.4 Cảm biến độ pH (pH Meter): - 5c 19t 1 E1 1171121212112 n1 errua 25

3.3.5 Man hinh LCD và Serial MonIfOF 5á cLccnnnnnn ng ng nở 25

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 5s s21 2t creg 27 4.1 Kết luận 5:22 22 21 211121 21221 12H HH He 27 4.2 Hướng phát triỀn 2s + Séc E1 1121111 21121221 2 122121 ng H1 1n rên 27 TÀI LIỆU THAM KHẢO 2S 2 2112121121111121111121111211111211112112112112121111 51121521 nxe 29

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, khi xã hội ngày càng hiện đại và phát triển, khoa học công nghệ đã trở thành cầu nỗi giữa con người và thiên nhiên, giúp chúng ta tiết kiệm tài nguyên và tối ưu hóa việc sản xuất nông nghiệp "Vườn Thông Minh" là một ví dụ minh họa rõ ràng cho xu hướng này, nơi mà công nghệ được áp dụng để tạo ra môi trường trồng trọt hiệu quả và thông minh hơn

Trong đồ án này, chúng em hân hạnh giới thiệu một mô hình vườn thông

minh tiên tiến, trong đó tích hợp nhiều cảm biến thông minh giúp tự động hóa và tối

ưu hóa quá trình chăm sóc cây trồng Mỗi cảm biến đều có một chức năng riêng biệt, như cảm biến ánh sáng tự động bật đèn khi trời tối, tạo ra một môi trường ánh sáng tốt nhất cho cây Cảm biến nhiệt độ giúp quản lý nhiệt độ môi trường bằng cách bật quạt khi nhiệt độ trở nên quá cao Cảm biến độ âm đất và cảm biến mưa kết hợp với nhau để quản lý việc tưới tiêu một cách thông minh, tiết kiệm nước và đảm bảo cây trồng luôn có đủ nước mà không bị ngập úng Cuối cùng, cảm biến pH giám sát độ pH của đất, thông qua việc cảnh báo bằng đèn LED khi mức pH không én định, giúp người trồng cây có những điều chỉnh kịp thời

Chúng em tin rằng, với sự kết hợp giữa kiến thức về nông nghiệp và công nghệ hiện đại, "Vườn Thông Minh" không chỉ giúp tăng cường năng suất và chất lượng sản phẩm, mà còn phản ánh xu hướng nông nghiệp bền vững, hướng tới một tương lai xanh mà chúng ta đều mong muốn

CHUONG 1: TONG QUAN DE TAI

1.1 Tổng quan về loT Khai niém Internet van vat Internet of things (tiéng Anh: Internet of Things, viét tat IoT) là mạng lưới vạn vật kết nối Internet hoặc là Mạng lưới thiết bị kết nối Internet là một kịch bản của thế giới, khi mà mỗi đồ vật, con người được cung cấp một định danh của riéng minh, va tat cả có khả năng truyền tải, trao đổi thông tin, dữ liệu qua một mạng duy nhất mà không cần đến sự tương tác trực tiếp giữa người với người, hay người với máy tính IoT đã phát triển từ sự hội tụ của công nghệ không dây, công nghệ vi cơ điện tử và Internet Nói đơn giản là một tập hợp các thiết bị có khả năng kết nối với nhau, với Internet và với thế giới bên ngoài đề thực hiện một công việc nào đó

Things: Đối với Internet Of Things, Thing là một đối tượng của thế giới vật chất (physicalthings) hay thế giới thông tin ảo (virtualthings) Things có khả năng được nhận diện, và Things có thê được tích hợp vào trong mạng lưới thông tin liên

lạc Trong hệ thống IOT, Things là đối tượng của thế giới vật chất (Physical) hoặc các thông tin (Virtual) Things có khả năng nhận diện và có thể tích hợp vào mạng thông tin “Things” có liên quan đến thông tin, có thể là tĩnh hay động.““PhysicalThings” tổn tại trong thé giới vật lý và có khả năng được cảm nhận, được kích thích và kết nối Ví dụ về “Physical Things” bao gồm các môi trường xung quanh, robot công nghiệp, hàng hóa, hay thiết bị điện “Virtual Things” tồn tai trong thế giới thông tin và có khả năng được lưu trữ, xử lý, hay truy cập Ví dụ về “VirtualThings” bao gồm các nội dung đa phương tiện và các phần mềm ứng dụng

Thiết bị (devices): Đối với Internet Of Things, đây là một phần của cả hệ thống với chức năng bắt buộc là communication và chức năng không bắt buộc là: cảm biến, thực thi, thu thập dữ liệu, lưu trữ và xử] ý đữ liệu

1.1.1 Lich sw Trên thực tế, các yếu tố của IoT đường như đã nhen nhóm xuất hiện cách đây

nhiều thập ký Tuy nhiên, phải đến năm 1999, lần đầu tiên cụm từ Internet of

Things chính thức ra đời Trong những năm tiếp theo, sự bùng nỗ của công nghệ và sự lan tỏa của mạng Internet đã tạo ra một nền tảng thuận lợi giúp loT tiếp tục phát triển Sau những năm 2016, IoT bắt đầu được quan tâm nhiều hơn khi có những bước tiến thực sự nỗi bật Bên dưới là những cột mốc quan trọng của quá trình phát trién cua IoT:

« Vào năm 1982, đã có những ý tưởng đầu tiên về một mạng lưới các thiết bị thông minh được đưa ra thảo luận rộng rãi Và đó cũng đánh dấu sự ra đời của chiếc máy bán nước Cocacola ở Đại học Carnegie Mellon Nó đã trở thành thiết bị đầu tiên được kết nối Internet, có khả năng báo cáo kiểm kho và báo cáo độ lạnh của những chai nước mới đưa vào máy

+ Nam 1999, Kevin Ashton lần đầu tiên đề cap dén Internet of Things tai buổi thuyết trinh cia Céng ty Procter & Gamble

* Nam 2000 — 2013, Internet of things (loT) duoc nghién cứu ứng dụng rộng rãi vào các lĩnh vực đời sống như dé gia dụng, thiết bị chăm sóc sức khỏe Một số sản phẩm tiêu biêu như: Fitbit — đồng hồ theo dõi sức khỏe, máy tạo nhịp tim không dây, dịch vụ vận chuyển hàng không

+ Nam 2014, số lượng thiết bị di động và máy móc kết nối với internet vượt dân số thế giới lúc bấy giờ Và cuối cùng đến năm 2015, các mô hình robot IoT, trang trại loT được công bố và đưa vào ứng dụng cũng như phát triển cho đến ngày nay

Bằng việc thêm các lớp công nghệ mới như AI, Machine Learning, AR/VR

IoT (Industrial Internet of Things hay con goi la Công nghiệp 4.0) đang biến đôi để

trở thành xương sống của mọi ngành công nghiệp Công nghệ này giúp các đoanh nghiệp tối ưu hóa được hoạt động sản xuất, theo dõi và phân tích các thiết bị, đồng thời triên khai các hoạt động bảo trì dự đoán, biến khối lượng dữ liệu không lồ trong doanh nghiệp trở nên có ý nghĩa Những quyết sách đúng lúc đúng thời điểm sẽ được gợi ý cho doanh nghiệp đưa ra và triển khai sớm hơn nhờ có các ứng dụng của loT

INDUSTRIAL INTERNET OF THINGS (HoT)

DATA Fancy CENTERS Industry Term MACHINE “CLOUD

Term = “BIG DATA" anaLyTICs

Fancy Industry Terms =“PREDICTIVE/, -

PRESCRIPTIVE /EDGE ANALYTICS” FAncy Industry Term

INTERNET INTELLIGENCE” “COGNITIVE

Fancy Industry Term = CYBER SECURITY

chuyền đôi hầu hết các ngành công nghiệp, đặc biệt các ngành công nghiệp lớn như sản xuất, năng lượng, khai thác mỏ và giao thông vận tải

1.1.2 Lợi ích 1.1.2.1 Cho con người nói chung

Nhà thông minh: IoT giúp biến nhà của bạn thành một không gian sống thông minh, nơi mọi thiết bị có thê tự động phục vụ nhu cầu của bạn, từ việc điều chỉnh ánh sáng, âm thanh cho đến việc giữ ấm lạnh

Quản lý thiết bị cá nhân: Tắt cả thiết bị cá nhân, từ điện thoại, máy tính bảng,

đồng hồ thông minh, có thể được quản lý và điều khiển thông qua một nền tảng duy

1.1.2.2 Cho Doanh nghiệp Quản lý sản xuất: IoT giúp nâng cao hiệu quả sản xuất bằng cách giám sát,

phân tích và tối ưu hóa quá trình sản xuất

Bảo trì thông minh: loT cho phép doanh nghiệp phát hiện sớm các sự cỗ và tìm ra giải pháp kịp thời, giảm thiểu thời gian va chi phi bao tri

Nâng cao năng suất: loT giúp tăng năng suất lao động, giảm thời gian downtime và nâng cao chất lượng sản phẩm

Tối ưu hóa chuỗi cung ứng: Với IoT, doanh nghiệp có thế giám sát toàn bộ chuỗi cung ứng, từ việc nhập hàng, sản xuất đến giao hàng, đảm bảo hiệu quả và nhanh chóng

1.1.3 Ưu điểm

Giao tiếp: loT khuyến khích giao tiếp giữa các thiết bị, còn được gọi là giao tiếp Machine-to-Machine (M2MI) Các thiết bị vật lý có thê duy trì kết nối do đó sẽ đem đến việc kết hợp nhuần nhuyễn giữa chúng giúp đạt chất lượng sản phẩm cao hơn

Tự động hóa giúp giám sát thiết bị tốt hơn: IoT cho phép bạn tự động hóa và kiểm soát các nhiệm vụ được thực hiện hàng ngày Không cần đến sự can thiệp của con người, các máy móc có thê giao tiếp với nhau giúp gia tăng tốc độ cũng như chất lượng sản phẩm Giao tiếp giữa máy với máy giúp duy trì tính minh bạch trong các quy trình Nó cũng tạo ra sự đồng đều trong các nhiệm vụ hay công việc Nó cũng có thế duy trì chất lượng dịch vụ Hiện nay, nhiều nhà máy đã áp dụng tự động hóa vào máy móc đề điều khiến hoạt động sản xuất Đây là ưu điểm vượt trội của loT

Thông tin: Rõ ràng việc có nhiều thông tin giúp đưa ra quyết định tốt hơn Các cuộc cách mạng công nghiệp đã phát triển nhiều hơn về đầu mối cũng như nguồn thông tin về mọi thứ Doanh nghiệp bạn chỉ cần chuẩn bị những thứ cần thiết và tra cứu thông tin đề có thể ra quyết định ngay tập tức

Màn hình, máy quan sát: Ưu điểm rõ ràng của IoT là giám sát Nó biết chính xác số lượng vật tư hoặc chất lượng không khí, sản phẩm trong nhà bạn và cũng có thê cung cấp thêm thông tin mà trước đây bạn gặp khó khăn khi thu thập Hơn nữa, giam sat hết hạn sản phẩm có thể sẽ cải thiện sự an toàn vệ sinh thực phẩm một

cách tốt nhất

Tiết kiệm thời gian: Sự tương tác giữa máy với máy mang lại hiệu quả tốt hơn và cho kết quả chính xác Thay vì phí thời gian đề lặp lại các nhiệm vụ tương tự mỗi ngày, nó cho phép mọi người thực hiện các công việc sáng tạo khác Cách mạng công nghiệp đem đến những công nghệ mới với nhiều lợi ích lớn về thời gian Tiết kiệm tiền bạc: Ưu điểm lớn nhất của IOT là tiết kiệm tiền loT rất hữu ích khi giúp cho thói quen hàng ngày của mọi người bằng cách làm cho các thiết bị giao tiếp với nhau hiệu quả Chúng sẽ cảnh báo kịp thời những vấn đề, sự cô phát sinh Vì vậy, bạn có thể tiết kiệm năng lượng cũng như chỉ phí sửa chữa, duy tri nhiều sản pham

1.1.4 Khuyét diém

Khả năng tương thích: Vi các thiết bị từ các nhà sản xuất khác nhau sẽ được kết nỗi với nhau, vấn đề tương thích giữa chúng vẫn gặp khó khăn Hiện tại, không có tiêu chuân quốc tế về khả năng tương thích cho các thiết bị theo dõi, giám sat Đây là nhược điểm IoT đễ khắc phục nhất Tất cả các nhà sản xuất có thê đồng tạo ra một tiêu chuẩn chung và tuân thủ theo tiêu chuân đó cho mọi thiết bị

Độ phức tạp: loT là một mạng lưới đa đạng và phức tạp, vì vậy với bất kỳ lỗi hoặc lỗi trong phần mềm hoặc phần cứng có thể gây ra hậu quả nghiêm trọng Khi mất điện cũng có thể gây ra nhiều bất tiện trong các hệ thống và thao tác của nhiều thiết bị vì chúng được kết nối với nhau

Quyền riêng tư / Bảo mật: Cuộc sống của chúng ta sẽ ngày càng được kiểm soát bởi công nghệ, và sẽ phụ thuộc vào nó Nếu tất cả đữ liệu IoT này được truyền đi, nguy cơ mất quyên riêng tư sẽ tăng lên Cách mạng công nghiệp đã công nghệ hoá cho tất cả mọi thứ nhỏ nhặt Đây là một nhược điểm lớn của loT vì nó gián tiếp làm mắt đi nhiều quyền lợi quan trọng của con người trong các hoạt động hàng ngày

An toàn: Tất cả các thiết bị gia dụng, máy móc công nghiệp, dịch vụ khu vực công và nhiều thiết bị khác đều được kết nối với Internet Vì vậy, nó đã tạo ra một kho thông tin không 16 có sẵn trên các thiết bị đó và những thông tin này dễ bi tan công bởi tin tặc Sẽ rất nghiêm trọng nếu thông tin cá nhân cũng như bí mật của riêng bạn những kẻ xâm nhập trái phép lan truyền

1.2 VUON THONG MINH

1.2.1 Giới thiệu chung Khi Công nghệ Internet Vạn Vật (IoT) đang được áp dụng rộng rãi hơn trong nhiều lĩnh vực, nông nghiệp và cảnh quan nông nghiệp cũng không nằm ngoài quỹ

đạo phát triển của nó Điển hình cho sự đổi mới này chính là "Vườn Thông Minh",

tượng trưng cho sự kết hợp giữa thiên nhiên và công nghệ Nhờ có các cảm biến và các thiết bị tự động, việc theo dõi vả điều chỉnh các yếu tố môi trường như ánh sáng, nhiệt độ, độ âm trở nên đễ dàng và chính xác hơn Điều này giảm bớt sự phụ thuộc vảo trải nghiệm và sự đánh giá chủ quan từ phía con người Đặc biệt, hệ thống tưới tự động thông minh có khả năng cung cấp nước

cho cây trồng dựa trên nhu cầu thực tế, giảm lượng nước lãng phí và đảm bảo cây trồng luôn trong điều kiện tối ưu nhất

"Vườn Thông Minh" không chỉ giúp cải thiện việc chăm sóc cây trồng mà còn đánh đấu bước tiến của nông nghiệp toàn cầu và Việt Nam vào một thời đại mới, nơi tính hiện đại và bảo vệ môi trường được ưu tiên hàng đầu Sự tiến triển trong lĩnh vực này tiết lộ những triển vọng mới cho một tương lai nông nghiệp bền vững

1.22 Vườn thông minh Vườn thông minh biểu hiện sự kết hợp giữa IoT và lĩnh vực nông nghiệp, mang lại giải pháp chăm sóc và quản lý vườn một cách tỉnh tế và hiện đại Dựa vào công nghệ này, người dân có thê đễ dàng kiểm soát và điều chỉnh các yếu tổ thiết yếu như lượng nước tưới, cường độ ảnh sáng, nhiệt độ và độ âm, mọi lúc mọi nơi

Hệ thông cảm biến là một thứ không thê thiếu nếu chúng ta muốn xây dựng vườn thông minh Chúng liên tục thu thập đữ liệu từ môi trường, gửi thông tin về hệ thống trung tâm dé duoc phân tích Từ đó, hệ thống tự động thực hiện các tác vụ như tưới cây, điều chỉnh độ sáng, hay cung cấp đính đưỡng cần thiết, nhằm đảm bảo môi trường tốt nhất cho cây trồng

Lợi ích mà vườn thông minh mang lại khó có thế phủ nhận Không chỉ nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm, vườn thông minh còn giúp tiết kiệm tài nguyên và giảm thiêu tác động tới môi trường Các thông báo và đữ liệu thời gian thực giúp nông dân theo dõi và can thiệp kịp thời, tránh mất mát va toi ưu hóa quy trình trồng trọt

Nhìn chung, với sự trợ giúp của loT và sự nhận biết về ý thức bảo vệ môi trường, vườn thông minh đang mở ra một chương mới cho nghề nông nước ta Hệ thống cảm biến, đóng vai trò quan trọng, cung cấp dữ liệu thiết yếu đề đảm bảo sự phát triển khỏe mạnh của cây trồng

CHUONG 2: CO SO LY THUYET 2.1 Bo mach Arduino

Arduino 14 mét nền tảng điện tử mã nguồn mở tất phổ biến và linh hoạt Với Arduino, người dùng có thé tạo ra các hệ thống điện tử đơn giản hoặc phức tạp băng cách sử dụng các board Arduino và viết mã lập trình băng ngôn ngữ C+~ thông qua Arđuino IDE

Các board Arduino có khả năng đọc dữ liệu từ môi trường xung quanh như ánh sáng, nhiệt độ, độ âm và cả các tín hiệu từ các nguồn khác nhau như nút nhắn, tin nhắn từ Twitter và điều khiên các thiết bị ngoại vi như động cơ, đèn LED, hoặc gửi thông tin đến các thiết bị khác

Dự án Arduino bắt đầu từ năm 2003 tại học viện Interaction Design 6 Ivrea, Italy Nền tảng Arduino đã phát triển và trở thành một công ty hoạt động trong lĩnh vực phần cứng và phần mềm máy tính mã nguồn mở, thu hút sự quan tâm và sử dụng rộng rãi từ cộng đồng điện tử và lập trình viên trên toàn thế giới

2.1.1 Lịch sử Được giới thiệu vào năm 2005, Những nhà thiết kế của Arduino cố găng mang đến một phương thức dễ đàng, không tốn kém cho những người yêu thích, sinh viên và giới chuyên nghiệp đề tạo ra những thiết bị có khả năng tương tác với môi trường thông qua các cảm biến và các cơ cầu chấp hành

Những ví dụ phô biến cho những người yêu thích mới bắt đầu bao gồm các robot đơn giản, điều khiển nhiệt độ và phát hiện chuyền động ĐI cùng với nó là một môi trường phát triển Rch hợp (IDE) chạy trên các máy Rnh cá nhân thông thường và cho phép người dùng viết các chương trình cho Aduino bằng ngôn ngữ C hoặc C++

Arduino Uno 1a mét board mach vi diéu khién duoc phat triển bởi Arduino.cc, một nên tảng điện tử mã nguồn mở chủ yếu dựa trên vi điều khiển AVR Atmega328P Với Arduino chúng ta có thế xây dựng các ứng dụng điện tử tương tác với nhau thông qua phần mềm và phần cứng hỗ trợ

Khi arduino chưa ra đời, để làm được một dự án điện tử nhỏ liên quan đến lập trinh, biên dịch, chúng ta cần đến sự hỗ trợ của các thiết bị biên dịch khác đề hỗ trợ Ví dụ như, dùng Vì điều khiến PIC hoặc IC vi điều khiến họ 805I , chúng ta phải thiết kế

15

chân nạp onboard, hoặc mua các thiết bị hỗ trợ nạp và biên dịch như mạch nạp 8051, mạch nạp PIC

Hién nay Arduino duoc biết đến ở Việt Nam rất rộng rãi Từ học sinh trung học, đến sinh viên và người đi làm Những dự án nhỏ và lớn được thực hiện một cách rất nhanh, các mã nguồn mở được chia sẻ nhiều trên điển dàn trong nước và nước ngoài Giúp ích rất nhiều cho những bạn theo đam mê nghiên cứu chế tạo những sản phẩm có ích cho xã hội

Trong những năm qua, Arduino là bộ não cho hàng ngàn dự án điện tử lớn nhỏ, từ những sản phẩm ra đời ứng dụng đơn giản trong cuộc sống đến những dự án khoa học phức tạp

Cứ như vậy, thư viện mã nguồn mở ngày một tăng lên, giúp ích cho rất nhiều người mới biết đến Arđuino cũng như những chuyên viên lập trình nhúng và chuyên gia cùng tham khảo và xây đựng tiếp nối

Ban muốn thiết kế điều khiến thiết bị thông qua cảm biến ánh sáng, Đo nồng độ

hóa chất, khí ga và xử lý thông qua cảm biến nồng độ và cảm biến khí, Bạn muốn làm l

con robot mini, Bạn muốn quản lý tắt mở thiết bị điện trong nha, bạn muốn điều khiến motor, nhận dạng ID, Khó hơn xíu là bạn muốn làm một máy CNC hoac may in 3D mini, máy bay không người lái ( Flycam) một hệ thống thu thập đữ liệu thông qua GSM, xử lý ảnh điều khiến vạn vật thông qua internet giao tiếp với điện thoại thông minh

Đề làm được điều đó, từ đơn giản đến phức tạp bạn cần sử dụng ngôn ngữ lập trình Arduino dựa trên sơ đô, hệ thống của bạn thiết kế, thông qua phần mềm Arduino IDE, đề thực hiện những yêu cầu đó đưa về bộ phận xử lý trung tâm ( Arđuino)

2.1.2 Arduino Uno R3 Nhắc tới dòng mạch Arduino dùng để lập trình, cái đầu tiên mà người ta thường

nói tới chính la dong Arduino UNO Hién dong mạch này đã phát triển tới thế hệ thứ 3

(R3) Bạn sẽ bắt đầu đến với Arduino qua thứ này Bạn có thê dùng Arduino Nano cũng được nhưng mỉnh khuyên bạn nên dùng cái này

Hinh 2.1: Hinh anh cua board Arduino Uno R3 Arduino Uno R3 duoc str dung vi diéu khién ATmega328, tương thích với hầu hết các loại Arduino Shield trên thị trường, có thé gan thém cac module mo réng đề thực hiện thêm các chức năng như điều khiến motor, kết nối wifi hay các chức năng khác

Sử dụng ngôn ngữ lập trình C,C++ hoặc Arduino, một ngôn ngữ bắt nguồn từ

C,C++ trên phần mềm riêng cho lập trình Arduino IDE

2.1.3 Cấu tạo của Arduino 2.1.3.1 Vi điều khiến

Arduino UNO có thế sử dụng 3 vi điều khiến họ 8bít AVR là ATmega8,

ATmegal68, ATmega328 Bộ não này có thế xử lí những tác vụ đơn giản như điều

khiến đèn LED nhấp nháy, xử lí tín hiệu cho xe điều khiến từ xa, làm một trạm đo nhiệt

độ - độ âm và hiền thị lên màn hình LCD, hay những ứng dụng khác

Hinh 2.2: Vi diéu khién ctia board Arduino Uno R3

17

2.1.3.2 Năng lượng Arduino UNO có thê được cấp nguồn 5V thông qua công USB hoặc cấp nguồn ngoài với điện áp khuyên dùng là 7-12V DC và giới hạn là 6-20V Thường thì cấp nguồn bằng pin vuông 9V là hợp lí nhất nêu bạn không có sẵn nguồn từ công USB Nếu cấp nguồn vượt quá ngưỡng giới hạn trên, ban sẽ lam hong Arduino UNO

2.1.3.3 Các chân năng lượng 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): dé cap nguén ngoài cho Arduino UNO, bạn nối cực đương của nguồn với chân này và cực âm của nguồn với chân GND

IOREE: điện áp hoạt động của vi điều khiến 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 nay dé str dụng bởi chức năng của nó không phải là cấp nguồn

RESET: việc nhấn nút Reset trên board để reset vi điều khiến tương đương với

việc chân RESET được nối với GND qua 1 điện trở I0KO

Bộ nhớ Vi điều khiên Atmega328 tiêu chuẩn cung cấp cho người dùng: s 32KB bộ nhớ Flash: những đoạn lệnh bạn lập trình sẽ được lưu trữ trong bộ nhớ Flash của vi điều khiến 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

s®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 cùng hiếm khi nào bộ nhớ RAM lại trở thành thứ mà bạn

phải bận tâm Khi mắt điện, dữ liệu trén SRAM sé bi mat

® IKB cho EEPROM (Electrically Eraseble Programmable Read Only Memory): đây giống như một chiếc ô cứng mini — nơi bạn có thê đọc và ghi dữ liệu của mình vào đây mà không phải lo bị mắt khi cúp điện giống như dữ liệu trên SRAM

Các công ra vào

18