Báo cáo môn học Đo lường và Điều khiển máy tính 2 Đề tài xây dựng csdl và giao diện giám sát hệ thống chuyển Đổi Điện một chiều sang xoay chiều

Tham số này chính là đặc trưng cho quá trình truyền đữ liệu qua công nói tiếp RS232 là tốc độ truyền nhận đữ liệu hay còn gọi là tốc độ bit.. Tốc độ Baud liên quan đến tốc độ mà phần tử

TRUONG DAI HOC CNTT VA TRUYEN THONG

KHOA TU DONG KHOA

BAO CAO MON HOC

DO LUONG VA DIEU KHIEN MAY TINH 2

Dé tai: XAY DUNG CSDL VA GIAO DIEN GIAM SAT

HE THONG CHUYEN DOI DIEN MOT CHIEU SANG

MUC LUC DANH MỤC HÌNH ẢNH

LỜI NÓI ĐẦU

Chương 1: Cơ Sở Lý Thuyết

1.1Giới Thiệu Chung Về Hệ Thống 5-55 S21 2E122111221111111111111117211 111cc 6

1.2 Các chuân được sử dỤng L0 01110111101 11121 1111111111 11120111 111101112 110111 6

59 677D 6 1.2.4 Chuẩn ADC - S1 S112121121121121 1111212121212 112121 1212112 g rau 8

911 cccccccce cece cence cess cennee cesses essessScGHSGEGS SOSA EAAGGESESSuAAGGESEESEAAEGESESS SESE EEESEEEEEEEEEEEGS ll

1.3.1 Truyền thông nồi tiIẾP VÀ SON SOHE ST 1 1 1n này H

1.3.2 Sơ đồ khối UART, - 2s 2 121121211211 121212121122 12121 121tr trau 12 1.3.3 Truyền thông UART 5 11 1 111151111 111121121111 1112111111111 re 13 1.3.4 Giao điện UART 5s 2112221111111 1111221212221 1 1212121 ng 14

1.3.5 Các ứng dụng của UARÌT, L2 0 2120112111211 1 121111521111 118211 111112211 k ng 14 1.3.6 Ưu điểm và nhược điểm của UART 22 S121 11 512151555111 1215511551255 Eg 15 1.4 Ứng dụng được sử dụng - - 2 22111211 112111 2111111101111 112 1111221 rớg 15 1.4.1 Giới thiệu ngôn ngữ C L Q1 0101201121112 1 1121112011121 1 111120181 k 1à 15 1.4.2 Phan mém hé tro Arduino IDE 2 ccccccccccscscscececevecscscseseseecevevevececsssseevesees 22

Chương 2: Phân Tích Thiết Kế Hệ Thống 24 2.1 Chức năng của hệ thống - S11 11111211 1E11211112111121 011211110101 11g 24 2.2 Sơ đồ khối của hệ thống S1 1211221211 1121111111111111 121111 ng re 24

2.3 Các thiết bị được sử dỤNg - 002020020 111101 11111111 110111111101 1110111111011 Hà 24

2.3.1 Gidi 0n giia3ä3Ÿ£ẢÝŸ£ŸỶÝỀÝỶÝỶÝẢ 24 2.3.2 Cảm biến dòng điện ACS712 à ST 1121121211121212221 01111121 29

2.3.3 Module đo điện AC PZEM-004T 0001221125111 111111111 ky c1 ky 31 2.3.4 Bộ kích dién 12v sang 220v 220w ly-220 0000 Q0 1211122 11112 thà 33

2.3.5 Relay 1 kênh 5V - s2 2112121111 112111121211121 1111121 1 ri 34

PT N0 ¿caši:iaaiaaiảdỶỶỶ 35

2.5 Nguyên lý hoạt động .- - - L2 0020102011101 111111111 1111111111111 1111111111111 k 35 2.6 Sơ đồ mạch ïn 1 SE 11151311111 5151811115111 1112 H HH re, 35

2.7 Lưu đỗ thuật toán 2-22 212212112211 11211211211111121111211121211212221 2e 36 Chương 3: Kếp Quả Và Đánh Giá 37

3.1 Xây dựng cơ sở đữ liệu L2 201020111201 112111511 1111111111111 1 0111 111gr 37

KĐ.C)ấi).:80/:):6 1.1HŨŨ 39 E0 {mi 01 /raaiiriẮÝẢÝỶÝỶÝỶÝỶÝỶÝ 41

Phụ lục 43 0i 00077 -“ 1-11ạaẽ 43 02.00 1 46 0.10 1 - 51

DANH MUC HINH ANH

LOI NOI DAU

Đo lường là việc xác định độ lớn của không chỉ các đại lượng vật lý mà còn có thế là bất cứ khái niệm gi có thế so sánh được với nhau Đo lường cung cấp các chuẩn mực về độ lớn cho giao dịch trong đời sống Đo lường nói riêng, hay quan sát và thí nghiệm nói chung, cũng là một bước quan trọng trong nghiên cứu khoa học (khoa học

tự nhiên và khoa học xã hội)

Trong vật lý và công nghệ, đo lường được thực hiện băng cách so sánh giữa đại lượng vật lý cần đo với đại lượng vật lý cùng thể loại, nhưng ở những điều kiện tiêu chuân (thường là không thay đối theo thời gian) gọi là đơn vị đo Việc đo này đem lại một con số thê hiện mối liên hệ về độ lớn giữa đại lượng cần đo và đơn vị đo Đồng thời, nêu có thê, đo lường cũng cho biết sai sô của con sô trên (sai sô phép đo)

Đo công suất giúp ta có thông tin về giá trị điện một cách tương đối chính xác đề từ

đó lựa chọn các thiết bị điện Đo công suất giúp ta lựa chọn tiết diện dây dẫn dam bao

an toàn kỹ thuật, s1úp tiết kiệm kinh tế

Sau khi nhận đề tài: “xây đựng csdl và giao điện giám sát hệ thống chuyên đổi điện I chiều sang xoay chiều”, đưới sự hướng dẫn trực tiếp của thầy giáo Thạc sĩ Đặng Văn Ngọc cùng với sự nỗ lực của nhóm, chúng em đã hoàn thành xong khối lượng kiến thức mà thầy đã hướng dẫn Trong quá trình làm đề tài chúng em đã tích lũy được một số kiến thức đề có thể nâng cao kiến thức của mình một cách chắc chắn hơn Tuy nhiên với thời gian và kiến thức có hạn cho đù em đã cỗ gắng hết sức mình song khó tránh khỏi những thiếu sót Chúng Em rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cô

để báo cáo của chúng em được hoàn thiện hơn nữa

Chúng em xin trần thành cảm ơn!

Chương 1: Cơ Sở Lý Thuyết

1.1Giới Thiệu Chung Về Hệ Thống

Hệ thống giám sát giúp theo dõi được các thay đổi bất thường cũng như biến động của các thông số trong hệ thống chuyến đổi điện gúp các kỹ thuật viên có thế đưa

ra các đánh giá cũng như các biện pháp kỹ thuật đề bảo trì sửa chữa hệ thống

Hệ thống sẽ ngưng hoạt động nếu như nguồn cấp không đủ hoặc nguồn ra không đảm bảo

Hệ thống giám sát chuyên đôi điện này rất hữu ích và phù hợp cho các nhà máy năng lượng mặt trời, các nguồn dự phòng của các hệ thống máy móc hay cho các hộ gia đình sự đụng nguồn điện tích trữ dự phòng

Hệ thống có cơ sở dữ liệu lưu trữ lại thông tin về điện áp khi hệ thống hoạt động

nối lớn nhất cho phép đề đảm bảo dữ liệu là 12.5 đến 25.4m, tốc độ 20kbit/s đôi khi là

tốc độ L15kbit/s với một số thiết bị đặc biệt nghĩa của chuẩn truyền thông nỗi tiếp nghĩa là trong một thời điểm chỉ có một bít được gửi đi dọc theo đường truyền

Có hai phiên bản RS232 được lưu hành trong thời gian tương đối dài là RS232B

và RS232C Nhưng cho đến nay thì phiên bản RS232B cũ thì ít được dùng còn RS232C hiện vẫn được dùng và tồn tại thường được gọi là tên ngẵn gọn là chuân RS232 Các máy tính thường có l hoặc 2 công nối tiếp theo chuân RS232C được gọi là công Com Chúng được đùng ghép nỗi cho chuột, moden, thiết bị đo lường Trên main máy tính có loại 9 chân hoặc lại 25 chân tùy vào đời máy và main của máy tính Việc thiết kế giao tiếp với công RS232 cũng tương đối dễ dàng, đặc biệt khi chọn chế độ hoạt động là không đồng bộ và tốc độ truyền dữ liệu thấp

Ưu điểm của giao diện nối tiếp RS232

e - Khả năng chống nhiễu của các công nối tiếp cao

e = Thiét bị ngoại vi có thê tháo lắp ngay cả khi máy tính đang được cấp điện

® Các mạch điện đơn giản có thể nhận được điện áp nguồn nuôi qua công nối tiếp

Những đặc điểm cần lưu ý trong chuẩn RS232

e© _ Trong chuẩn RS232 có mức giới hạn trên và đưới (logic 0 và L) là +-12V Hiện nay đang được cố định trở kháng tải trong phạm vi từ 3000 ôm -

7000 ôm

se Mức logic | có điện áp nằm trong khoảng -3V đến -12V, mức logic 0 từ

+-3V đến 12V

e Tốc độ truyền nhận dữ liệu cực đại là 100kbps (ngày nay có thê lớn hơn)

e_ Các lối vào phải có điện dung nhỏ hơn 2500pE

® - Trở kháng tải phải lớn hơn 3000 nhưng phải nhỏ hơn 7000,

¢ Độ dài của cáp nối giữa máy tính và thiết bị ngoại vi ghép nối qua công nối tiếp RS232 không vượt qua 15m

e©_ Các giá trị tốc độ truyền dữ liệu chuẩn hay dùng: 9600, 19200, 28800,

38400, .56600, 115200 bps

Các mức điện áp đường truyền

RS232 sử dụng phương thức truyền thông không đối xứng, tức là sử dụng tín hiệu điện áp chênh lệch giữa một dây dẫn và đất Do đó ngay từ đầu tiên ra đời nó đã mang vẻ lỗi thời của chuẩn TTL, nó vẫn sử dụng các mức điện áp tương thích TTL đề

mô tả các mức logic 0 và I Ngoài mức điện áp tiêu chuân cũng có định các giá trị trở kháng tải được đấu vào bus của bộ phận và các trở kháng ra của bộ phát

Mức điện áp của tiêu chuân RS232C (chuân thường dùng bây giờ) được mô tả

như sau:

© Muc logic 0: +3V, +12V

® Muc logic |: -12V,-3V

Các mức điện áp trong phạm vi từ -3V đến 3V là trang thái chuyên tuyến Chính

vì từ - 3V tới 3V là phạm vi không được định nghĩa, trong trường hợp thay đôi giá trị logic từ thấp lên cao hoặc từ cao xuống thấp, một tín hiệu phải vượt qua quãng quá độ trong một thời gian ngắn hợp lý Điều này dẫn đến việc phải hạn chế về điện dung của các thiết bị tham gia và của cả đường truyền Tốc độ truyền dẫn tối đa phụ thuộc vào chiều đài của day dẫn Đa số các hệ thông hiện nay chỉ hỗ trợ với tốc độ 19,2 kBd

Công RS232 trên PC

Hầu hết các máy tính cá nhân hiện nay đều được trang bị ít nhất là | cng Com hay công nối tiếp RS232 Số lượng công Com có thể lên tới 4 tùy từng loại main máy tính Khi đó các công Com đó được đánh dấu là Com 1, Com 2, Com 3 Trên đó có 2

7

loại đầu nối được sử dụng cho công nối tiếp RS232 loại 9 chân (DB9) hoặc 25 chân (DB25) Tuy hai loại đầu nỗi này có cùng song song nhưng hai loại đầu nỗi này được

phân biệt bởi công đực (DB9) và công cái (DB25)

Quá trình truyền dữ liệu

Truyền đữ liệu qua công nối tiếp RS232 được thực hiện không đồng bộ Do vậy nên tại một thời điểm chỉ có một bít được truyền (1 kí tự) Bộ truyền gửi một bít bắt đầu (bit start) dé thông báo cho bộ nhận biết một kí tự sẽ được gửi đến trong lần truyền bít tiếp theo Bít này luôn bắt đầu bằng mức 0 Tiếp theo đó là các bít dữ liệu (bits data) được gửi dưới dạng mã ASCII (co thê là 5,6,7 hay 8bit đữ liệu) Sau đó là một Parity bít (Kiểm tra bít chăn, lẻ hay không) và cuối cùng là bít dừng - bit stop có thé 1a 1, 1,5 hay 2bit dừng

Tốc độ Baud

Đây là một tham số đặc trưng của RS232 Tham số này chính là đặc trưng cho quá trình truyền đữ liệu qua công nói tiếp RS232 là tốc độ truyền nhận đữ liệu hay còn gọi là tốc độ bit Tốc độ bít được định nghĩa là số bít truyền được trong thời gian | giây hay số bít truyền được trong thời gian L giây Tốc độ bít này phải được thiết lập ở bên phát và bên nhận đều phải có tốc độ như nhau (Tốc độ giữa vi điều khiến và may tinh phải chung nhau I tốc độ truyền bit)

Ngoài tốc độ bít còn một tham số đề mô tả tốc độ truyền là tốc độ Baud Tốc độ Baud liên quan đến tốc độ mà phần tử mã hóa dữ liệu được sử dụng đề diễn tả bít được truyền còn tốc độ bít thì phản ánh tốc độ thực tế mà các bít được truyền Vì một phần tử báo hiệu sự mã hóa một bit nên khi đó hai tốc độ bít và tốc độ Baud là phải đồng nhất Một số tốc độ Baud thường dùng: 50, 75, 110, 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600,

19200, 28800, 38400, 56000, 115200, Trong thiết bị họ thường dùng tốc độ là 19200 Khi sử dụng chuẩn nối tiếp RS232 thì yêu cầu khi sử đụng chuân là thời gian chuyển mức logic không vượt quá 4% thời gian truyền I bít Do vậy, nếu tốc độ bít càng cao thì thời gian truyền lbit càng nhỏ thì thời gian chuyên mức logic cảng phải nhỏ Điều này làm giới hạn tốc Baud và khoảng cách truyền

Bit chan lé hay Parity bit

Đây là bít kiểm tra lỗi trên đường truyền Thực chất của quá trình kiểm tra lỗi khi truyền dữ liệu là bỗ xung thêm dữ liệu được truyền để tìm ra hoặc sửa một số lỗi trong quá trình truyền Do đó trong chuân RS232 sử dụng một kỹ thuật kiếm tra chẵn lẻ Một bít chăn lẻ được bổ sung vào dữ liệu được truyền dé cho thay số lượng các bịt "1" được gửi trong một khung truyền là chẵn hay lẻ

Mot Parity bit chi c6 thê tìm ra một số lẻ các 16i cha han nhw 1, 3, 5, 7, 9 Néu như một bít chấn được mắc lỗi thì Parity bít sẽ trùng giá trị với trường hợp không mắc

lỗi vì thế không phát hiện ra lỗi Do đó trong kỹ thuật mã hóa lỗi này không được sử dụng trong trường hợp có khả năng một vải bít bị mắc lỗi

1.2.4 Chuẩn ADC

Bộ chuyền đổi ADC là gì: VI điều khiển có khả năng đọc các tín hiệu nhị phân: nut bam có được nhấn hay không? Đây là những tín hiệu kỹ thuật số Khi một bộ vi

điều khiến được cấp nguồn từ 5 vôn, nó hiểu 0 vôn (0V) là 0 và 5 vôn (5V) là 1 Tuy

nhiên, thực tế không đơn giản như vậy Nếu tín hiệu là 2,72V thì sao? Đó là 0 hay 1? Chúng ta thường cần đo các tín hiệu khác nhau; chúng được gọi là tín hiệu tương tự Cảm biến tương tự 5V có thể xuất ra 0,01V hoặc 4,99V hoặc bắt kỳ giá trị nào ở giữa May mắn thay, gan như tất cả các bộ vi điều khiển đều có một thiết bị tích hợp cho phép chúng ta chuyên đôi các điện áp này thành các giá trị mà chúng ta có thê sử dụng trong một chương trình đề đưa ra quyết định điều khiến

Dưới đây là một số chủ đê và khái niệm bạn có thê muôn biết trước khi đọc hướng dân này:

« - Điện áp, Dòng điện, Điện trở

« Analog vs Digital

Bộ chuyền đổi ADC là gì?

Bộ chuyên đôi tương tự sang kỹ thuật số (ADC) là một tính năng rất hữu ích giúp chuyển đôi điện áp tương tự sang số kỹ thuật số Bằng cách chuyên đôi từ giá trị tương tự sang gia tri ky thuật SỐ, chúng ta có thé bat dau str dung thiết bị điện tử đề giao tiếp với thế giới tương tự xung quanh chúng ta

Hinh 1.1 Chén Analong in

Không phải mọi chân trên vi điều khiển đều có khả năng thực hiện chuyến đôi

từ tương tự sang kỹ thuật số Trên board Arduino, các chân này có chữ 'A' phía trước (A0 đến A5) đề cho biết các chân này có thể đọc điện áp tương tự

ADC có thể khác nhau rất nhiều giữa các vi điều khiến ADC trên Arduino là

ADC 10bit có nghĩa là nó có khả năng thực hiện 1.024 (2 ^ 10) mức tương tự roi rac

Một số vi điều khiên có ADC 8bit (2 ^ 8 = 256 mức rời rạc) và một số có ADC I6 bít

Mỗi liên hệ giữa giá trị ADC với điện áp — Bộ chuyến đổi ADC là gi

ADC thê hiện một giá ?‡ ?ÿ lệ Điều này có nghĩa là ADC giả định 5V là 1023

và bất kỳ thứ gì nhỏ hơn 5V sẽ có tỷ lệ giữa 5V và 1023

Resolution of the ADC ADC Reading

System Voltage Analog Voltage Measured

Chuyên đổi tương tự sang kỹ thuật số phụ thuộc vào điện áp hệ thống Vì chúng

tôi chủ yếu sử dụng ADC 10bït của Arduino trên giá trị điện áp 5V, chúng tôi có thé

đơn giản hóa phương trình này một chút:

1023 - ADC Reading

5 Analog Voltage Measured

10

Nếu điện áp của bạn là 3,3V, bạn chỉ cần thay đổi 5V ra bằng 3,3V trong phương trình Nếu điện áp của bạn là 3,3V và ADC của bạn đọc đc là 512, thi điện áp

đo được là bao nhiêu? Nó xấp xi 1,65V

Néu dién áp tương tự là 2,12V thi ADC sé bao gia tri nhu thế nào?

Cac tén day di UART 1a “Universal Asynchronous Receiver / Transmitter”, và

nó là một vi mach sẵn có trong một vi điều khiến nhưng không giống như một giao

thức truyền thông (2C & SPI) Chức năng chính của UART là truyền dữ liệu nối tiếp

Trong UART, giao tiép gitra hai thiết bị có thê được thực hiện theo hai cách là giao tiếp

dữ liệu nôi tiệp va giao tiép đữ liệu song song

Tx | Peripheral Rx |

11

như dây Vì vậy, giao tiếp này rất hữu ích trong các mạch ghép so với giao tiếp song Song

Trong giao tiếp đữ liệu song song, đữ liệu có thể được truyền qua nhiều cáp cùng một lúc Truyền đữ liệu song song tốn kém nhưng rất nhanh, vì nó đòi hỏi phần cứng và cáp bổ sung Các vi dụ tốt nhất cho giao tiếp này là máy in ci, PCI, RAM, v.v

Parallel Communication

Hình 1.3 Giao tiếp song song

1.3.2 Sơ đồ khối UART

Sơ đồ khối UART bao gồm hai thành phần là máy phát và máy thu được hiển thị bên dưới Phần máy phát bao gồm ba khối là thanh ghi giữ truyền, thanh ghi dịch chuyên và logic điều khiến Tương tự, phần máy thu bao gồm một thanh ghi giữ, thanh ghi thay đối và logic điều khiến Hai phần này thường được cung cấp bởi một bộ tạo tốc độ baud Trình tạo này được sử dụng để tạo tốc độ khi phần máy phát và phần máy thu phải truyền hoặc nhận dữ liệu

Thanh ghi giữ trong máy phát bao gồm byte đữ liệu được truyền Các thanh ghi thay đôi trong máy phát và máy thu di chuyên các bít sang phải hoặc trái cho đến khi một byte đữ liệu được truyền hoặc nhận Một logic điều khiển đọc (hoặc) ghi được sử dụng đề biết khi nào nên đọc hoặc viết

Máy phát tốc độ baud giữa máy phát và máy thu tạo ra tốc độ dao động từ L10 bps đến 230400 bps Thông thường, tốc độ truyền của vi điều khiến là 9600 đến

115200

12

|

Transmit Hold Transmit Hold

Control Logic — Baud Rate Generator kg Control Logic ~*

Hình 1.4 Sơ đồ khối UART

1.3.3 Truyền thông UART

Trong giao tiếp nảy, có hai loại UART có sẵn là truyền UART và nhận UART

và giao tiếp giữa hai loại này có thê được thực hiện trực tiếp với nhau Đối với điều này, chỉ cần hai cáp để giao tiếp giữa hai UART Luồng đữ liệu sẽ từ cả hai chân truyền (Tx) và nhận (Rx) của UARTs Trong UART, việc truyền đữ liệu từ Tx UART sang Rx UART có thê được thực hiện không đồng bộ (không có tin higu CLK dé đồng

bộ hóa các bịt o / p)

Việc truyền dữ liệu của UART có thê được thực hiện bằng cach sur dung bus dtr liệu ở dạng song song bởi các thiết bị khác như vi điều khiển, bộ nhớ, CPU, v.v Sau khi nhận được đữ liệu song song từ bus, nó tạo thành gói đữ liệu bằng cách thêm ba bít như bắt đầu, dừng lại và trung bình Nó đọc từng bít gói đữ liệu và chuyên đổi đữ liệu nhận được thành dạng song song để loại bỏ ba bít của gói dữ liệu Tóm lại, gói đữ liệu nhận được bởi UART chuyển song song về phía bus đữ liệu ở đầu nhận

13

—— ——— ~ Packet "a

sử dụng rộng rãi nên không bắt buộc

Dữ liệu bít hoặc khung dữ liệu

Các bít đữ liệu bao gồm dữ liệu thực được truyền từ người gửi đến người nhận

Độ dài khung di liệu có thê nằm trong khoảng 5 & 8 Nếu bít chăn lẻ không được sử dụng thì chiều dài khung dữ liệu có thê đài 9 bít Nói chung, LSB của dữ liệu được truyền trước tiên sau đó nó rất hữu ích cho việc truyền

1.3.4 Giao diện UART

Hình đưới đây cho thấy UART giao tiếp với vi điều khiển Giao tiếp UART có thê được thực hiện bằng ba tín hiệu như TXD, RXD và GND

14

Bang cách sử dụng điều này, chúng ta có thê hiển thị một văn bản trong máy tính cá nhân từ board vi điều khiến 8051 cũng như mô-đun UART Trong board 8051,

có hai giao diện nối tiếp như UART0 và UARTI Ở đây, giao điện UART0 được sử

dụng Chân Tx truyền thông tin đến chân PC & Rx nhận thông tin từ PC Tốc độ Baud

có thê được sử dụng dé biéu thị tốc độ của cả vi điều khiến và PC Việc truyền và nhận

dữ liệu có thể được thực hiện đúng khi tốc độ truyền của cả vi điều khiển và PC là tương tự nhau

Các tiêu chuẩn truyền thông như R§422 & TIA được str dung trong UART ngoại trừ RS232 Thông thường, UART là một IC riêng được sử dụng trong giao tiếp

nối tiếp UART

1.3.6 Ưu điểm và nhược điểm của UART

Những ưu và nhược điểm của UART bao gồm những điều sau đây

© - Nó chỉ cần hai dây đề truyền dữ liệu

e Tín hiệu CLK là không cần thiết

® - Nó bao gồm một bít chẵn lẻ dé cho phép kiểm tra lỗi

e©_ Sắp xếp gói đữ liệu có thể được sửa đối vì cả hai mặt được sắp xếp

® Kích thước khung dữ liệu tối đa là 9 bít

e - Nó không chứa một số hệ thông phụ (hoặc)

e _ Tốc độ truyền của UART phải ở mức 10% của nhau

15

1.4, Ung dung được sử dụng

1.4.1 Giới thiệu ngôn ngữ C#

C# (C shap) là một ngôn ngữ lập trình ứng dụng, ngôn ngữ biên dịch, ngôn ngữ

đa năng được phát triển bởi Microsoft, là một phần khởi đầu cho kế hoạch NET, Microsoft phát triên C# đựa trên C, C++ và Java C# được miêu tả là ngôn ngữ có được

sự cân bằng giữa C++, Visual Basic, Delphi va Java

1.4.1.1 Các cầu thành thông dung

8 _ cccee-slsex Version 4.0.0.0 from Mi

fe ComboBox NET Camnanent

Hinh 1.8 Button Button dung dé bam kết nối, xóa, làm mới và thoát chương trình

TextBox

16

» fare TextBox

$— TreeView Version 4.0.0 (J WebBrowser NET Compc

Hình 1.9 TextBox TextBox dung dé hién thi giá trị đo được và hiển thị thời gian thực

4 Components Hinh 1.1 DataGridView

DataGridView ding dé hién thi giá trị do duge tir arduino gui vé

PerformanceCounter Process SerialPort

4 Printina

Hinh 1.13 SeriaPort SeriaPoartl ding dé két nối với thiết bị ngoài

TỶ _DateTimePicker

A Label A_ LinkLabel

Hình 1.15 ComboBox Combobox ding dé hién thị công kết nỗi tốc độ kết nối

18

1.4.1.2 Xây dựng form

Thiết kế Form hiền thị dữ liệu

Bước l1: Khởi động Visual Studio 2010, thiết lập New Projec và chọn lap trinh Windows Forms Application đặt tên theo định dạng như Hình 2.1.10 Name (dat tén cho proJect), Location (Đặt tên folder chứa ProJect là tên lớp) Solufion name (Đặt giống với Name ở trên)

+ | Sort by: | Default x Úỷ

Windows Forms Application Visual C#

WPF Application Visual C#

Console Application Visual C*

ASP.NET Web Application Visual C#

ASP.NET MVC 2 Web Application Visual C#

Silverlight Application Visual C*

Silverlight Class Library Visual C#

WCF Service Application Visual C+

ASP.NET Dynamic Date Entities Web Application Visual C>

Enable Windows Azure Tools Visual C=

1.5QL2008_NguyenVanA_CNTDHK14A

2

Search Installed Templates

Type: Visual C=

A project for creating an application with a

Windows Forms user interface

Hinh 1.16 Giao dién Windows Forms Application

Bước 2: Tương ứng với 3 column trong CSDL, ta kéo thả các toolBox, label vàm textbox rồi đặt tên tương ứng:

Bang |: Dat tén cho cac Tools Box

Toolbox Text Name

ID Label Temperature

Date Time

getID TextBox getTEMP

getDATETIME Button View Data | BT ViewData

Hinh 1.18 Kéo tha va chinh vi tri DataGridView

1.4.1.3 Giới thiệu co sở dữ liệu SỌL Server

Giới thiệu

Cơ sở dữ liệu có tên tiếng anh là Database, viết tắt là CSDL Là một tập

hợp các dữ liệu có tổ chức, được lưu trữ và truy cập điện tử tử hệ thống may tính Khi cơ sở dữ liệu phức tạp hơn, chúng sẽ được phát triên bằng cách sử

dụng các thiết kế và mô hình hóa hình thức

20

File Edit View Teols Window Community Help

Ô NeQuey cà | iB GB BS Guia &

Object Explorer vox)

Bước 1: Khoi dong SQL Server Management Studio Nhan vao Connect

es Fd BL New Oey eth Là TÔ [4 B+ e+

373 Sov |) ab | ae ew [2 |

& - |6 # <)~.„

HD Type here to search ot B@eIs > BCe HOD ASRev OS te ian O

Hinh 1.20 SQL Server Management Studio Bước 2: Tạo co sở dữ liệu mới: Tại mục Object Explorer, click chuột phải vào Databases chon New Database nhu Hinh 1.23

21

File Edit View Debug Tools Window Community Help

: Ô), New Query | Lily | ify its Sie | La | GF inl | ES

Hinh 1.21 Tao CSDL moi

Bước 3: Tạo New Table

œi [8 Repol Refresh

Hình 1.22 Tạo Table và các kiểu dữ liệu Tai muc Databases, chon CSDL vừa tạo ở bước 2 và click chuột phải vào Tables chon New Table (Hinh 2.2.4) G table mới được tạo tiến hành nhập Column Name, Data Type (kiểu dữ liệu) và Allow Nulls (cho phép KHÔNG NHẬP DỮ LIỆU) Sau khi đã nhập tên vả kiểu đữ liệu, học viên trỏ chuột phải vào hàng dữ liệu chính và chọn Set Primary key

22

Column Name Data Type

Enter a name for the table:

ValueTemp

b

Hình 1.23 Thiết lập kiểu dữ liệu chính và lưu Table

Bước 4: Nhập dữ liệuhoặc không nhập) Click chuột phải vào file dbo.ValueTemp chon Edit Top 200 Rows (hoặc Edit All Rows) và tiễn hành nhập dit liệu

— Policies

Facets iable controls Start PowerShell

Reports Ñename Delete Refresh

Arduino IDE là môi trường phát triển tích hợp mã nguồn mở, cho phép người dùng dễ dàng viết code và tải nó lên bo mạch Môi trường phát triển được viết bằng Java dựa trên ngôn ngữ lập trình xử lý và phân mêm mã nguôn mở khác Phân mêm nảy có thê được sử dụng với bât kỳ bo mạch Arduino nảo

Chúng ta có thê hiểu Arduino IDE là một trình soạn thảo giúp bạn có đề viết code và nạp vào linh kiện ardurno của mình

23

Ban than Arduino là một một nền tảng mã nguồn mở bao gồm phần cứng va phần mềm Phần cứng bao gồm các board mạch được thiết kế sẵn với các cảm biến, linh kiện (hiện nay đã có đến hơn 300000 bo mạch khác nhau được thương mại) Còn phần mềm của arduino giúp bạn có thể sử dụng các cảm biến, linh kiện ấy của arduino một các linh hoạt tùy thuộc vào mục đích sử dụng

Ta có thê thấy, Arduino IDE có vai trò quan trọng để nạp các chương trình code vào trong linh kiện arduino Hiếu đơn giản thì phần mềm này như phần dây dẫn điện để đưa điện năng đến với động cơ quạt từ đó quạt mới hoạt động được Arduino ide được viết bằng ngôn ngữ lập trình Java là ứng dụng đa nền tảng (eross-platform) Ngôn ngữ code cho các chương trình của arduino là bằng C hoặc C++ Bản thân arduino ide đã được tích hợp một thư viện phầm mềm thường gọi là

"wirting", từ các chương trình "wirting" gốc sẽ giúp bạn thực hiện thao tác code dễ đàng hơn Một chương trình chạy trong arduino được gọi là một sketch, chương trình được định dạng dưới dạng Ino

File Edit Sketch Tools Help

24

Chương 2: Phân Tích Thiết Kế Hệ Thống

2.1 Chức năng của hệ thống

Chuyên đổi dòng điện L chiều sang xoay chiều, giám sát và theo dõi, hiển thị lên trên giao diện, tự động lưu thông thông số của dòng điện I chiều đầu vào và dòng điện xoay chiêu đầu ra vào Co sở đữ liệu SQL Server

2.2 Sơ đồ khối của hệ thống

Khối đo nguôn vào

®©_ Khối Nguồn: dùng để cấp nguồn cho các khối hoạt động

® Khối đo nguồn vào DC: Đọc thông số dòng điện I chiều và gửi dữ liệu về cho

Vi điều khiến

®- Khối đo nguồn ra AC: Đọc thông số đòng điện xoay chiều và gửi đữ liệu về cho

Vi điều khiến

®- Khối Vi điều khiến: xử lý tín hiệu và gửi dữ liệu tới Máy tính

® Khối Máy Tính: Hiển thị thông tin lên trên giao điện C# và lưu thông tin của thẻ vào CSDL SQL Server

2.3 Các thiết bị được sử dụng

2.3.1 Giới thiệu Arduino

Arduino là một board mạch vi xử lý, nhằm xây dựng các ứng dụng tương tác với nhau hoặc với môi trường được thuận lợi hơn Phần cứng bao gồm một board

25

mạch nguồn mở được thiết kế trên nên tảng vi xử lý AVR Atmel 8bit, hodc ARM Atmel 32-bit Những Model hiện tại được trang bị gồm l công giao tiếp USB, 6 chân dau vao analog, 14 chan I/O kỹ thuật số tương thích với nhiều board mở rộng khác nhau

Được giới thiệu vào năm 2005, Những nhà thiết kế của Arđuino cố gắng mang đến một phương thức đễ đàng, không tốn kém cho những người yêu thích, sinh viên và giới chuyên nghiệp để tạo ra những thiết bị có khả năng tương tác với môi trường thông qua các cảm biến và các cơ cấu chấp hành Những ví dụ phô biến cho những người yêu thích mới bắt đầu bao gồm các robot đơn giản, điều khiến nhiệt độ và phát hiện chuyển động Đi cùng với nó là một môi trường phát triển tích hợp (IDE) chạy trên các máy tính cá nhân thông thường và cho phép người dùng viết các chương trình cho Aduino bằng ngôn ngữ C hoặc C++

Gia cua các board Arduino dao động xung quanh €20, hoặc $27 hoặc

574 468VNĐ, nếu được "làm giả" thì giá có thê giảm xuống thấp hơn $9 Các board Arduino có thê được đặt hàng ở dạng được lắp săn hoặc dưới dạng các kít tự-làm-lấy Thông tin thiết kế phần cứng được cung cấp công khai đề những ai muốn tự làm một mạch Arduino bằng tay có thể tự mình thực hiện được (mã nguồn mở) Người ta ước tính khoảng giữa năm 2011 có trên 300 ngàn mạch Arduino chính thức đã được sản xuất thương mại, và vào năm 2013 có khoảng 700 ngàn mạch chính thức đã được đưa tới tay người dùng

Hình 2.2 Arduino uno

26

b Sơ đồ chân cia Arduino

Sơ đồ chân Arduino Uno R3

Hinh 2.3 Sơ đồ các chân arhuino

c Sơ đồ nguyên lý của Arduino

hờn

reap mms

~c see

oo tac

° & Sone fan

Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lí mạch Arduino

27

d Thông số kỹ thuật

Arduino Uno được xây dựng với phân nhân là vi điều khiến ATmega328P sử dụng thạch anh có chu kì dao động là l6 MHz Với vi điều khiến này, ta có tông cộng 14 pin (ngõ) ra / vào được đánh số từ 0 tới 13 (trong đó có 6 pin PWM, được đánh đấu ~ trước mã số của pin) Song song đó, ta có thêm 6 pin nhận tín hiệu analog được đánh kí hiệu từ A0 - A5, 6 pin này cũng có thé ste dung duoc nine cdc pin

ra / vào bình thường (như pin 0 - 13) Ở các pin được đề cập, pin 13 là pin đặc biệt vi nối trực tiếp với LED trạng thái trên board

Trên board còn có 1 nút reset, l ngõ kết nối với máy tính qua công USB va | ngõ cấp nguồn sử dụng jack 2.lmm lấy năng lượng trực tiếp từ AC-DC adapter hay thông qua ắc-quy nguồn

Khi làm việc với Ardurno board, một số thuật ngữ sau cân được lưu ý:

©_ Flash Memory: bộ nhớ có thê ghi được, đữ liệu không bị mất ngay cả khi tắt điện Về vai trò, ta có thế hình dung bộ nhớ này như ô cứng đề chứa đữ liệu trên board Chương trình được viết cho Arduino sẽ được lưu ở đây Kích thước của vùng nhớ này thông thường dựa vào ví điều khiển được sử đụng,

ví dụ như ATmega8 có 8KB flash memory Loại bộ nhớ này có thê chịu được khoảng 10,000 lần phi / xoá

® RAM: tương tự như RAM của máy tính, sẽ bị mắt dữ liệu khi ngắt điện nhưng bù lại tốc độ đọc ghi xoa rất nhanh Kích thước nhỏ hơn Flash Memory nhiều lần

® EEPROM: một dạng bộ nhớ tương tự như Flash Memory nhưng có chu kì

ghi / xoá cao hơn - khoảng 100,000 lần và có kích thước rất nhỏ Đề đọc /

shi dữ liệu ta có thé dung thu vién EEPROM cua Arduino

Ngoài ra, board Arduino còn cung cấp cho ta các pin khác nhau như pin cấp nguồn 3.3V, pin cấp nguồn 5V, pin GND

Thông số kỹ thuật của Arđuino board được tóm tắt trong bang sau: