Điều khiển bơm nước qua mạng internet dùng Esp8266

MỤC LỤC3DANH MỤC CÁC HÌNH5DANH MỤC CÁC BẢNG7DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT7LỜI MỞ ĐẦU10CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TƯỚI TỰ ĐỘNG111.1 Giới thiệu về hệ thống tưới tự động111.2 Các hệ thống tưới tự động hiện nay121.3 Giới thiệu về Internet Of Tthing151.4 NodeMCU Lua V3171.5 Các loại cảm biến261.6 Hiển thị LCD331.7 Relay371.8 Các phương thức giao tiếp391.9. Giao thức TCPIP451.10 IDE471.11 ThingSpeak481.12 App Blynk51CHƯƠNG II: THIẾT KẾ VÀ KẾT NỐI HỆ THỐNG532.1 Xây dựng bài toán532.2Yêu cầu của hệ thống542.3 Sơ đồ khối hệ thống542.4 Chức năng của từng khối:552.5 Nguyên lý hoạt động chung của hệ thống562.6 Kết nối khối cảm biến562.7. Kết nối khối hiển thị572.8. Kết nối khối Relay572.10. Kết nối toàn hệ thống59CHƯƠNG III: THI CÔNG HỆ THỐNG603.1. phần cứng603.2 Thiết kế phần mềm61KẾT LUẬN76TÀI LIỆU THAM KHẢO77DANH MỤC CÁC HÌNHHình 1.1: Bộ điều khiển tưới tự động qua wifi của hãng OrbitUSA12Hình 1.2: Bộ điều khiển GIQEUWIF01 (GreenIQ Smart Garden Hub)13Hình 1.3: Giới thiệu về IOT14Hình 14: Ứng dụng IOT16Hình 1.5: ESP826612E17Hình 1.6: Các phiên bản Esp826622Hình 1.7 Các chân NodeMCU Lua V323Hình 1.8: Sơ đồ nguyên lý NodeMCU Lua V324Hình 1.9: Cảm biến DHT2226Hình 1.10: Sơ đồ chân DHT2227Hình 1.11: Cảm biến độ ẩm đất30Hình 1.13: Sơ đồ nguyên lý module chuyển đổi cảm biến độ ẩm đất32Hình 1.14: Hình ảnh LCD 16x0435Thông số kỹ thuật35Hình 115: Hình ảnh rơle36Hình 1.16: Sơ đồ nguyên lý mạch module relay37Hình 1.18: Quá trình gửi bít 140Hình 1.19: Quá trình gửi bit 040Hình 1.20: Quá trình đọc bit40Hình 1.21: Quá trình Reset và Presence41Hình 1.22: Kết nối trên I2C42Hình 1.23: Kết nối thiết bị vào bus I2C ở chế độ chuẩn (standard mode) và chế độ nhanh42Hình 1.24: Quá trình bắt đầu và kết thúc trong giao tiếp I2C44Hình 1.25: Chồng giao thức TCPIP45Hình 1.26: Các giao thức bên trong TCPIP46Hình 1.27: Giao diện Arduino IDE46Hình 1.28: Giao diện ThingSpeak48Hình 1.29: Cài đặt trường nhận dữ liệu ThingSpeak49Hình 1.30: Lấy URL cần thiết để upload dữ liệu50Hình 1.31: Upload dữ liệu từ Blocky50Hình 1.32: Kết nối Blynk51Hình 2.2 : Kết nối khối cảm ứng55Hình 2.3: Kết nối khối LCD56Hình 2.4: Kết nối khổi Relay57Hình 2.5: Khối nguồn57Hình 2.6: Kết nối toàn khối58Hình 3.1: Sản phẩm sau khi kết nối59Hình 3.2: Lưu đồ thuật toán60Hình 3.3: Hiển thị trên Blynk73Hình 3.4: Hiển thị trên ThingSpeak74Hình 3.5: Quá trình truyền dữ liệu74DANH MỤC CÁC BẢNGBảng 11: Bảng chức năng các chân ESP826612E15Bảng 12: Bảng thông số kỹ thuật ESP826612E16Bảng 13: Bảng mô tả giao tiếp16Bảng14: Bảng chế độ hoạt động của các chân.18Bảng 15: Chức năng các chân LCD29DANH MỤC TỪ VIẾT TẮTPLC 1: Programmable logic Controller) thiết bị điều khiển lập trình được.IOT 2: Internet Of ThingRFID 3: (Radio Frequency Identification) công nghệ nhận dạng đối tượng bằng sóng vô tuyến.NFC 4: (NearField Communications) công nghệ kết nối không dây trong phạm vi tầm ngắn trong khoảng cách 4 cm. QR 5: (Quick Response) một mã ma trận (hay mã vạch hai chiều) cho phép mã được giải mã ở tốc độ cao.MCU 6: (Micro Controller Unit) Vi điều khiểnRTOS 7: (Real Time Operating System) hệ điều hành thời gian thực.TCPIP 8: giao thức kiểm soát truyền tải (Transmis sion Control Protocol)giao thức internet ( Internetn protocol –IP).CTS 9: (Clear To Send): Xóa để gửi ,bô nhận đặt đường này lên mức kích hoạt động để thông báo cho bộ truyền là nó sẵn sàng nhận tín hiệu.RTS 10: (Request To Send): DTE báo cho DCE biết nó có thể nhận data.TXD 11: (Transmit Data) Truyền dữ liệuRXD 12: (Receive Data) Nhận dữ liệuI2S 13: (Inter Intergrated _ circuit Sound) sử dụng cho truyền thông nối tiếp đồng bộ , của các dữ liệu âm thanh giữa các ADC, DSP, DAC nó không phải là đường bus , nó là điểm tới điểm.mPWM 14: (Pulsewidth modulation) Điều chế độ rộng xung.WPAWPA2 15: WiFi Protected Access là phương thức được Liên minh WiFi đưa ra để thay thế WEP.WEP 16: (Wired Equivalent Privacy) là thuật toán bảo mật WiFi được dùng nhiều nhất trên thế giới.TKIP 17: (Temporal Key Integrity Protocol) giao thức khóa toàn vẹn thời gian.IPV4 18: (Internet Protocol version 4) là phiên bản thứ tư trong quá trình phát triển của các giao thức Internet (IP).HTTP 19: (HyperText Transfer Protocol) giao thức truyền tải siêu văn bản, Đây là một giao thức ứng dụng trong bộ các giao thức TCPIP (gồm một nhóm các giao thức nền tảng cho internet).FTP 20: (File Transfer Protocol) Giao thức truyền tập ti thường được dùng để trao đổi tập tin qua mạng lưới truyền thông dùng giao thức TCPIP.PCB 21: (Printed Circuit Board) mạch in MPU 22: (Micro Processor Unit) vi xử lýMSB 23: (Most Significant Bit) Bit trọng số caoLSB 24: (Least Significant Bit) Bit trọng số thấpI2C 25: (InterIntergrated Circuit) đường Bus giao tiếp giữa các IC với nhau, sử dụng cho truyền thông tốc độ thấp.URL 26: (Uniform Resource Locator) được dùng để tham chiếu tới tài nguyên trên Internet. URL mang lại khả năng siêu liên kết cho các trang mạng. Các tài nguyên khác nhau được tham chiếu tới bằng địa chỉ, chính là URL, còn được gọi là địa chỉ mạng hay là liên kết mạng (hay ngắn gọn là liên kết).Sánh bước với sự phát triển của nhân loại là sự phát triển của khoa học và kỹ thuật, nhờ sự thay đổi đó làm thay đổi diện mạo cuộc sống của con người. Do nhu cầu cuộc sống của con người ngày càng cao mà ngành kỹ thuật đặc biệt là kỹ thuật điện tử không ngừng phát triển, sáng tạo mang lại những ứng dụng hữu ích cho con người trong nhiều lĩnh vực như công nghiệp, giao thông vận tải, hàng không vũ trụ, vv... Tại các nước phát triển, ngoài áp dụng công nghệ kỹ thuật vào công nghiệp thì ứng dụng trong sản xuất và đời sống được chú trọng. Chính vì vậy mà mang lại hiệu quả cao trong cả sản xuất nông nghiệp. Tuy nhiên ở việt nam là một nước có 82% đất nông nghiệp trong tổng diện tích đất sử dụng được nhưng lại có nền sản xuất nông nghiệp còn lạc hậu. Canh tác còn phụ thuộc chủ yếu vào thiên nhiên, khí hậu và những phương pháp truyền thống mang lại năng suất thấp. Nhằm khắc phục những vấn đề đó thì các nhà kính xuất hiện cùng với đó là sự phát triển của các thiết bị có khả năng tự động đo đạc điều khiển các thiết bị tưới tiêu, cung cấp nhiệt độ, ánh sáng... cho cây trong từng giai đoạn phát triển của cây.Trong những năm gần đây, mạng Internet ngày càng đóng một vai trò quan trọng. Mạng Internet đã và đang phủ kín toàn bộ đất nước là phương tiện giúp con người kết nối truyền dẫn thông tin nhanh và tiện lợi. Cũng nhờ những ưu điểm đó mà ứng dụng của Internet vào các thiết bị điện tử là một hướng đi được chú ý và phát triển trong những năm gần đây mang tên “Internet vạn vật”. Kế thừa sự phát triển của các thiết bị điện tử cũng như những nhu cầu thực tế hiện nay nhằm mang lại sự phát triển mới trong ngành nông nghiệp em quyết định tìm hiểu và hoàn thành đề tài: “Giám sát và điều khiểm hệ thống tưới nước tự động qua mạng Internet” do thầy ```hướng dẫn.CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TƯỚI TỰ ĐỘNG1.1. Giới thiệu về hệ thống tưới tự động 1.1.1. Khái niệm về hệ thống tự động điều khiểnHệ thống điều khiển tự động bao gồm các phần tử tự động nhằm điều khiển các quá trình xảy ra trong tự nhiên, cuộc sống mà không có sự tham gia trực tiếp của con người. Hệ thống là tập hợp các thành phần vật lý có mối liên hệ tác động qua lại lẫn nhau để chỉ huy, tự hiệu chỉnh hoặc điều khiển một hệ thống khác.Hệ thống điều khiển tự động xuất hiện ngày nay rất phổ biến:Hệ thống báo cháyHệ thống điều chỉnh nhiệt độ Hệ thống chiếu sángHệ thống bơm nướcTrong môi trường sản xuất:Các máy tự động Các đường dây sản xuất, lắp ráp tự độngCác máy điều khiển theo chương trình, robot.v.v...1.1.2. Vai trò của tự động hóa trong quá trình sản xuất Lịch sử phát triển và hoàn thiện của công cụ, phương tiện sản xuất phát triển trên cơ sở cơ giới hóa và điện khí hóa. Khi có những đột phá mới trong lĩnh vực công nghệ vật liệu và tiếp theo là điện tử và tin học thì công nghệ tự động có cơ hội phát tiển mạnh mẽ, đem lại muôn vàn lợi ích cho xã hội. Đó là mấu chốt của năng suất, giá thành, chất lượng.Trong thực tiễn khi áp dụng tự động hóa vào sản xuất  

DANH MỤC CÁC HÌNH

PLC [1]: Programmable logic Controller) - thiết bị điều khiển lập trình được

IOT [2]: Internet Of Thing

RFID [3]: (Radio Frequency Identification) - công nghệ nhận dạng đối tượng bằngsóng vô tuyến

NFC [4]: (Near-Field Communications) - công nghệ kết nối không dây trong phạm vitầm ngắn trong khoảng cách 4 cm

QR [5]: (Quick Response) - một mã ma trận (hay mã vạch hai chiều) cho phép mãđược giải mã ở tốc độ cao

MCU [6]: (Micro Controller Unit) - Vi điều khiển

RTOS [7]: (Real Time Operating System) - hệ điều hành thời gian thực

TCP/IP [8]: giao thức kiểm soát truyền tải (Transmis sion Control Protocol)-giao thứcinternet ( Internetn protocol –IP)

CTS [9]: (Clear To Send): Xóa để gửi ,bô nhận đặt đường này lên mức kích hoạt động

để thông báo cho bộ truyền là nó sẵn sàng nhận tín hiệu

RTS [10]: (Request To Send): DTE báo cho DCE biết nó có thể nhận data

TXD [11]: (Transmit Data) - Truyền dữ liệu

RXD [12]: (Receive Data) - Nhận dữ liệu

I2S [13]: (Inter Intergrated _ circuit Sound) - sử dụng cho truyền thông nối tiếp đồng

bộ , của các dữ liệu âm thanh giữa các ADC, DSP, DAC nó không phải là đường bus ,

nó là điểm tới điểm.m

PWM [14]: (Pulse-width modulation) Điều chế độ rộng xung

WPA/WPA2 [15]: WiFi Protected Access là phương thức được Liên minh WiFi đưa ra

để thay thế WEP

WEP [16]: (Wired Equivalent Privacy) là thuật toán bảo mật WiFi được dùng nhiềunhất trên thế giới

TKIP [17]: (Temporal Key Integrity Protocol) giao thức khóa toàn vẹn thời gian

IPV4 [18]: (Internet Protocol version 4) là phiên bản thứ tư trong quá trình phát triểncủa các giao thức Internet (IP)

HTTP [19]: (HyperText Transfer Protocol) giao thức truyền tải siêu văn bản, Đây làmột giao thức ứng dụng trong bộ các giao thức TCP/IP (gồm một nhóm các giao thứcnền tảng cho internet)

FTP [20]: (File Transfer Protocol) Giao thức truyền tập ti thường được dùng để trao đổitập tin qua mạng lưới truyền thông dùng giao thức TCP/IP

PCB [21]: (Printed Circuit Board) mạch in

MPU [22]: (Micro Processor Unit) vi xử lý

MSB [23]: (Most Significant Bit) Bit trọng số cao

LSB [24]: (Least Significant Bit) Bit trọng số thấp

I2C [25]: (Inter-Intergrated Circuit) - đường Bus giao tiếp giữa các IC với nhau, sửdụng cho truyền thông tốc độ thấp

URL [26]: (Uniform Resource Locator) được dùng để tham chiếu tới tài nguyêntrên Internet URL mang lại khả năng siêu liên kết cho các trang mạng Các tài nguyênkhác nhau được tham chiếu tới bằng địa chỉ, chính là URL, còn được gọi là địa chỉmạng hay là liên kết mạng (hay ngắn gọn là liên kết).

LỜI MỞ ĐẦU

Sánh bước với sự phát triển của nhân loại là sự phát triển của khoa học và kỹthuật, nhờ sự thay đổi đó làm thay đổi diện mạo cuộc sống của con người Do nhu cầucuộc sống của con người ngày càng cao mà ngành kỹ thuật đặc biệt là kỹ thuật điện tửkhông ngừng phát triển, sáng tạo mang lại những ứng dụng hữu ích cho con ngườitrong nhiều lĩnh vực như công nghiệp, giao thông vận tải, hàng không vũ trụ, vv

Tại các nước phát triển, ngoài áp dụng công nghệ kỹ thuật vào công nghiệp thìứng dụng trong sản xuất và đời sống được chú trọng Chính vì vậy mà mang lại hiệuquả cao trong cả sản xuất nông nghiệp Tuy nhiên ở việt nam là một nước có 82% đấtnông nghiệp trong tổng diện tích đất sử dụng được nhưng lại có nền sản xuất nôngnghiệp còn lạc hậu Canh tác còn phụ thuộc chủ yếu vào thiên nhiên, khí hậu và nhữngphương pháp truyền thống mang lại năng suất thấp Nhằm khắc phục những vấn đề đóthì các nhà kính xuất hiện cùng với đó là sự phát triển của các thiết bị có khả năng tựđộng đo đạc điều khiển các thiết bị tưới tiêu, cung cấp nhiệt độ, ánh sáng cho câytrong từng giai đoạn phát triển của cây

Trong những năm gần đây, mạng Internet ngày càng đóng một vai trò quantrọng Mạng Internet đã và đang phủ kín toàn bộ đất nước là phương tiện giúp conngười kết nối truyền dẫn thông tin nhanh và tiện lợi Cũng nhờ những ưu điểm đó màứng dụng của Internet vào các thiết bị điện tử là một hướng đi được chú ý và phát triểntrong những năm gần đây mang tên “Internet vạn vật” Kế thừa sự phát triển của cácthiết bị điện tử cũng như những nhu cầu thực tế hiện nay nhằm mang lại sự phát triểnmới trong ngành nông nghiệp em quyết định tìm hiểu và hoàn thành đề tài: “Giám sát

và điều khiểm hệ thống tưới nước tự động qua mạng Internet” do thầy ```hướng dẫn

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TƯỚI TỰ ĐỘNG

1.1 Giới thiệu về hệ thống tưới tự động

1.1.1 Khái niệm về hệ thống tự động điều khiển

Hệ thống điều khiển tự động bao gồm các phần tử tự động nhằm điều khiển cácquá trình xảy ra trong tự nhiên, cuộc sống mà không có sự tham gia trực tiếp của conngười Hệ thống là tập hợp các thành phần vật lý có mối liên hệ tác động qua lại lẫnnhau để chỉ huy, tự hiệu chỉnh hoặc điều khiển một hệ thống khác

Hệ thống điều khiển tự động xuất hiện ngày nay rất phổ biến:

- Các đường dây sản xuất, lắp ráp tự động

- Các máy điều khiển theo chương trình, robot.v.v

1.1.2 Vai trò của tự động hóa trong quá trình sản xuất

Lịch sử phát triển và hoàn thiện của công cụ, phương tiện sản xuất phát triểntrên cơ sở cơ giới hóa và điện khí hóa Khi có những đột phá mới trong lĩnh vực côngnghệ vật liệu và tiếp theo là điện tử và tin học thì công nghệ tự động có cơ hội phát tiểnmạnh mẽ, đem lại muôn vàn lợi ích cho xã hội Đó là mấu chốt của năng suất, giáthành, chất lượng

Trong thực tiễn khi áp dụng tự động hóa vào sản xuất sẽ mang lại những hiệuquả không nhỏ giúp giảm giá thành và nâng cao năng suất lao động, cải thiện điều kiện

sản xuất, đáp ứng cường độ cao về sản xuất hiện đại, thực hiện chuyên môn hóa vàhoán đổi sản xuất Từ đó sẽ tăng khả năng cạnh tranh, đáp ứng yêu cầu sản xuất

Trong một tương lại gần tự động hóa sẽ đóng vai trò vô quan trọng và không thểthiếu, bởi vì nó không chỉ ứng dụng trong sản xuất mà còn ứng dụng phục vụ đời sốngcon người Trong sản xuất nó thay thế con người những công việc cơ bắp nặng nhọc,công việc nguy hiểm, độc hại, công việc tinh vi hiện đại Còn trong đời sống conngười những công nghệ này sẽ được ứng dụng phục vụ nhu cầu sống Nó sẽ là phươngtiện không thể thiếu trong đời sống chúng ta

1.1.3 Ứng dụng của tự động hóa trong tưới tiêu cho cây trồng

Hệ thống tưới nước tự động là một trong những hệ thống tưới được công nghệhiện đại hiện nay Sử dụng hệ thống tưới động trên 1ha sẽ giảm thiếu được 70 lần mứcchi phí so với cách tưới bằng máy giảm 150 lấn so với tưới bằng tay Hiện nay hệ thốngnày đang được ứng dụng phố biến ở một số vùng đô thị phát triển mạnh, ở các sân goldcũng như các trang trại trồng cây ăn quả, cây hoa màu

1.2 Các hệ thống tưới tự động hiện nay

1.2.1 Các hệ thống tưới trong nước hiện nay:

“Hệ thống tưới rau bằng điện thoại: Bằng cách soạn tin nhắn thông thường,

nội dung là mã code và gửi tới hộp điều khiển, sau 10 giây, các béc nước bắt đầu hoạtđộng Đó là sáng kiến tưới rau bằng nhắn tin điện thoại độc nhất của anh Bùi NgọcMinh Tâm ở TP.HCM giúp trồng rau sạch tại nhà Nếu điều khiển bằng tay nông dânchỉ cần bấm nút là có thể bơm được Còn khi không ở nhà nông dân muốn tưới rau thì

có thể tưới bằng cách soạn tin nhắn theo cú pháp rồi gửi yêu cầu, tủ điều khiển sẽ phảnhồi lại và thực hiện thao tác tưới rau như yêu cầu của tin nhắn” (Hữu Ký 2015)

“Hệ thống tưới phun tự động đa năng - một công trình khoa học của 2 giảng

viên trường Cao đẳng Công nghiệp (CĐCN) Huế: T.S Lê Văn Luận và TH.S Lê Đình

Hiếu Các thiết bị chính của hệ thống tưới phun đa năng này gồm có 1 cảm biến đonhiệt độ và một cảm biến đo độ ẩm của đất được cài đặt tại nhà màng trồng hoa, hệđiều khiển được lập trình trên PLC-S7-200 Khi các cảm biến cho thông số độ ẩm củađất hoặc nhiệt độ không khí tại nhà màng báo hiệu cần nước, tín hiệu này sẽ đưa đếnhộp điều khiển PLC [1] Tại đây các chức năng sẽ được điều khiển tự động để nhậnnước và đưa tưới tự động tưới phun theo các vòi phun lắp đặt và sẽ tự ngừng trongđúng 5 phút, khi cảm biến báo độ ẩm hoặc nhiệt độ đã đạt yêu cầu Hệ thống tưới phun

tự động đa năng là sản phẩm khoa học có ý tưởng hay, tính ứng thiết thực và đã đượcthử nghiệm có hiệu quả thực tế” (Nguyên Thu 2014)

1.2.2 Các hệ thống tưới tự động ở nươc ngoài

a) Bộ điều khiển tưới tự động qua wifi của hãng Orbit- USA

Hình 1.1: Bộ điều khiển tưới tự động qua wifi của hãng Orbit-USA

Bộ điều khiển tưới tự động của thương hiệu Orbit cho phép điều khiển từ xathông qua wifi Người dùng có thể điều khiển bộ hẹn giờ bằng ứng dụng trên hệ điềuhành Android, IOS hoặc thao tác trực tiếp trên thiết bị với giao diện trực quan, dễ dàng

sử dụng Công nghệ tưới thông minh dựa trên yếu tố về đồi dốc, loại đất, thời tiết, cácđiều kiện ánh sáng, Các cổng kết nối với các cảm biến như mưa, nhiệt độ, độ ẩm đemlại hiệu quả tưới nhất Bộ điều khiển có hai phiên bản 6 cổng và 12 cổng tùy theo nhucầu và quy mô hệ thống tưới, kết hợp với các van điện tử.

b)Bộ điều khiển GIQ-EUWIF-01 (GreenIQ Smart Garden Hub)

Hình 1.2: Bộ điều khiển GIQ-EUWIF-01 (GreenIQ Smart Garden Hub)

GreenIQ là công ty tiên phong trong cuộc cách mạng ứng dụng thiết bị thôngminh trong ứng dụng làm vườn, nông nghiệp tại Mỹ Smart Garden Hub điều khiển cácthiết bị tứơi dựa trên thời tiết Thiết bị có kết nối Internet, điều khiển ở bất kỳ nơi đâukhi nào nhờ việc sử dụng app trên điện thoại di động, máy tính Thiết bị được kết nốinhiều cảm biến như độ ẩm, mưa, đồ hồ lưu lượng,

1.3 Giới thiệu về Internet Of Tthing

Hình 1.3: Giới thiệu về IOTCuối thế kỷ XX một hệ thống thông tin toàn cầu có thể truy nhập công cộnggồm các mạng máy tính được liên kết với nhau được gọi là mạng Internet, mạngInternet mang lại rất nhiều tiện ích cho người sử dụng, nó chứa một nguồn thông tinkhổng lồ kèm theo các dịch vụ, với khả năng kết nối mở Internet đã trở thành mộtmạng lớn nhất trên thế giới, mạng của các mạng, xuất hiện trên mọi lĩnh vực: thươngmại, chính trị, quân sự, nghiên cứu, giáo dục, văn hóa, xã hội Vào những năm đầu củathế kỷ 21 Internet vào phát triển ở Việt Nam là một bước tiến lớn đưa Việt Nam hòanhập cùng thế giới Để các máy tính có thể liên kết mạng với nhau chúng cần kết nốidây đồng, cáp quang,…1997 - 2000 công nghệ kết nối cục bộ không dây được chuẩnhóa, là một hệ thống mạng không dây sử dụng sóng vô tuyến, giống như sóng điệnthoại, truyền hình, radio…Sự ra đời phát triển mạng không dây ngày càng có nhiều ứngdụng và mang lại nhiều tiện ích hơn cho người sử dụng Đặc biệt là ứng dụng của nótrong lĩnh vực khoa học kỹ thuật với sự ra đời của các thiết bị thông minh

Và tất cả sự “Thông minh” của các vật tạo nên một khái niệm “Internet OfThing” hay IOT [2], đây là một khái niệm còn mới mẻ trên thế giới tuy nó đã ra đờicách đây khá lâu vào năm 1999 do nhà khoa học Kenvin Ashton Ông cũng là người đã

sáng lập ra trung tâm Auto_ID ở đại học MIT, nơi thiết lập các quy chuẩn toàn cầu choRFID (một phương thức giao tiếp không dây dùng sóng vô tuyến) cũng như một số loạicảm biến khác

Con người cũng như đồ vật được cung cấp một định danh riêng của mình và tất

cả có khả năng truyền tải 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

sự hội tụ của công nghệ không dây, công nghệ vi cơ điện tử và Internet hay nói đơngiản là một tập hợp các thiết bị có khả năng kết nối với nhau với Internet và thế giớibên ngoài để thực hiện một công việc nào đó

Ví dụ đơn giản như sau: chiếc tủ lạnh thông thường của bạn không được kết nốivới thiết bị nào khác Nếu chúng ta muốn ghi lại nhiệt độ ở từng thời điểm của tủ,chúng ta chỉ có cách ghi lại thủ công rồi nhập vào một máy tính hay thiết bị lưu trữ nào

đó hay như bóng đèn neon ở nhà chẳng hạn chúng ta muốn thu thập, điều chỉnh độsáng của nó thì phải đo thủ công rồi ghi lại

Điểm quan trọng của IOT đó là các đối tượng phải có thể được nhận biết và địnhdạng (identifiable) Nếu mọi đối tượng, kể cả con người, được "đánh dấu" để phân biệtbản thân đối tượng đó với những thứ xung quanh thì chúng ta có thể hoàn toàn quản líđược nó thông qua máy tính Việc đánh dấu (tagging) có thể được thực hiện thông quanhiều công nghệ, chẳng hạn như RFID [3], NFC [4], mã vạch, mã QR [5], Việc kếtnối thì có thể thực hiện qua Wi-Fi, mạng viễn thông băng rộng (3G, 4G), Bluetooth,ZigBee, hồng ngoại

Một số hệ thống ứng dụng IOT:

Hình 1-4: Ứng dụng IOT1.4 NodeMCU Lua V3

1.4.1 Giới thiệu về ESP8266-12E

Để vạn vật “thông minh” thì ta không thể không nhắc tới một wifi 12E với những đặc điểm phù hợp với các dự án vừa và nhỏ được phát triển bới Ai-Thinker Team Bộ vi xử lý lõi ESP8266-12E kích cỡ nhỏ tích hợp công nghiệp hàngđầu tiết kiệm điện năng 32 bit MCU [6], hỗ trợ tốc độ xung nhịp 80MHz, 160MHz, hỗtrợ các RTOS [7], bo mạch angten

ESP8266-Các module hỗ trợ chuẩn IEE802.11b/g/n thỏa thuận, hoàn chỉnh TCP/IP [8].Người dùng có thể sử dụng thêm các module cho một mạng thiết bị hiện có, hoặc xâydựng một bộ điều khiển mạng riêng biệt

Hình 1.5: ESP8266-12EESP8266-12E là tích hợp cao SoC không dây, được thiết kế với không gian vànăng lượng hạn chế, ESP8266-12E cung cấp khả năng vượt trội để nhúng Wifi trongcác hệ thống khác hoặc để hoạt động như một ứng dụng độc lập với chi phí thấp nhất

và yêu cầu không gian tối thiểu

ESP8266-12E cung cấp một giải pháp kết nối mạng Wifi hoàn chỉnh và khépkín, có thể được sử dụng để lưu trữ các ứng dụng hoặc để giảm tải các chức năng kếtnối mạng Wifi như một bộ vi xử lý ứng dụng Khi ESP8266-12E là chủ các ứng dụng,ESP8266-12E khởi động trực tiếp từ một đèn flash bên ngoài trong đã tích hợp bộ nhớcache để cải thiện hiệu suất của hệ thống và trong các ứng dụng khác cũng vậy

Nói cách khác ESP8266-12E phục vụ như một bộ điều hợp wifi, truy cậpInternet không dây có thể được thêm vào bất kỳ thiêt kế vi điều khiển với kết nối đơngiản (SPI/SDIO hoặc I2C/UART) ESP8266-12E là một trong những dòng chip Wifitích hợp nhất trong ngành công nghiệp, ESP8266-12E tích hợp thiết bị chuyển mạchangten, RF, khuếch đại điện, tiếng ồn thấp, bộ lọc, phân hệ quản lý điện năng, giảm tốithiểu mạch điện bên ngoài

a) Chức năng các chân

Bảng 1-1: Bảng chức năng các chân ESP8266 -12E

2 ADC Chuyển đổi tín hiệu analog sang tín hiệu số với đầu vào điện

áp trong phạm vi 0 = 1V, đầu ra trong khoảng 0 - 1024

3 EN Cho phép chân hoạt động mức cao

4 IO16 GPIO16, có thể được sử dụng để đánh thức chip từ chế độ

ngủ sâu

7 IO13 GPIO13, HSPI_MOSI, UART0_CTS [9]

12 MISO Thiết bị chủ vào, thiết bị phụ ra

13 MOSI Thiết bị chủ ra, thiết bị phụ vào

16 IO15 GPIO15, MTDO, HSPICS, UART0_RTS [10]

b) Thông số kỹ thuật của ESP8266-12E

Bảng 1-2: Bảng thông số kỹ thuật ESP8266-12E

độngDòng điện hoạtđộng

Giá trị trung bình: 80mA

c) Bảng mô tả giao tiếp

Bảng 1-3: Bảng mô tả giao tiếp

để điều khiển đèn LED, chuông, rơ le, máy điện tử.IR

Các chức năng của hồng ngoại giao diện điều khiển

từ xa có thể được thực hiện thông qua các chươngtrình phần mềm NEC mã hóa, điều chế, giải điềuchế và được sử dụng bởi giao diện này Tần số củatín hiệu sóng mang điều chế là 38KHz

-Gỡ rối: UART_ TXD (GPIO2) có thể được sử dụng

để in các thông tin gỡ lỗi

-Theo mặc định UART0 sẽ ra một số thông tin được

in khi thiết bị được bật nguồn và khởi động, nếu vấn

đề này gây sức ảnh hưởng trên một số ứng dụng cụ

thể, người dùng có thể trao đổi U0TXD, U0RXDvới U0RTS, U0CTS.

I2S I2S input

Bảng1-4: Bảng chế độ hoạt động của các chân

1.4.2 NodeMCU Lua V3

ESP8266 có nhiều phiên bản và được mở rộng theo nhiều cách khác nhau đểphục vụ cho từng mục đích sử dụng cũng như giúp cho việc kết nối và sử dụng nóđược tiện lợi Trên thị trường hiện nay các module mở rộng phổ biến như ESPDuino(ESP-13 Module), NodeMCU 0.9 (ESP-12 Module), NodeMCU 1.0 (12E Module)

Hình 1.6: Các phiên bản Esp8266Trong số các module đó, phải nói đến những tính năng tiện lợi cũng như chứcnăng của module NodeMCU Lua V3 là bản vesion 3 được thiết kế trên nền wifi SoCESP8266 và tích hợp sẵn mạch nạp sử dụng chip CH340 trên bo mạch.

Hình 1.7 Các chân NodeMCU Lua V3

Hình 1.8: Sơ đồ nguyên lý NodeMCU Lua V3

Sơ bộ về đặc điểm của Module:

- IC Chính: ESP8266 -12E Wifi SoC

- Phiên bản: NodeMCU Lua V3

- Chip nạp và giao tiếp: CH340

- GPIO tương thích hoàn toàn với NodeMCU

- Cấp nguồn: 5VDC MicroUSB hoặc Vin

- GPIO giao tiếp mức 3.3VDC

- Tích hợp LED báo trạng thái, nút Reset, Flash

- Tương thích hoàn toàn với trình biên dịch Arduino

- Kích thước: 9 x 32mm.

1.5 Các loại cảm biến

Nhiệt độ là yếu tố quan trọng trong quá trình sinh trưởng và phát triển của câycũng là yếu tố tạo nên các vùng khí hậu khác nhau trên trái đất và từ đó có các loại câyđặc trưng cho từng vùng riêng biệt Ở nước ta ngoài cây lúa thì cây rau cũng là mộtloại được ưa trồng phục vụ cho bữa ăn của mỗi gia đình Ở một số loài rau sinh trưởngtốt ở nhiệt độ < 5, đem trồng vào mùa nóng thì cây sẽ ngừng sinh trưởng Nhiệt độ cònảnh hưởng đến sự phát triển, nở hoa, chất lượng sản phẩm, khả năng bảo quản, thờigian ngủ của hạt và ảnh hưởng đến sự phát triển của sâu bệnh trên các loại cây

Nhiệt độ và độ ẩm có quan hệ mật thiết với nhau và có tác động lớn đến sinhtrưởng, tái sinh của nhiều loài rau Độ ẩm trong không khí, trong đất có tác động đếncác giai đoạn sinh trưởng của cây như sự nảy mầm của hạt, sự ra hoa, kết hạt, thời gianchín của quả, chất lượng rau, sản lượng, sinh trưởng sinh dưỡng, phát sinh sâu bệnh vàbảo quản hạt giống

Để hệ thống hoạt động tự động thì các cảm biến ra đời, tùy từng loại cây và môhình sẽ có một loai cảm biến phù hợp Ở nước ta hiện nay các mô hình trồng cây cònmang tính nhỏ lẻ theo hộ gia đình quy mô chưa lớn nên một số dòng cảm biến được ưachuộng như DHT22 và cảm biến độ ẩm đất là phù hợp với kinh phí cũng như tiện lợitrong quá trình sử dụng

1.5.1 Cảm biến độ ẩm và nhiệt độ môi trường DHT22

Hình 1.9: Cảm biến DHT22DHT22 là loại cảm biến để đọc nhiệt độ và độ ẩm của môi trường khá thôngdụng hiện nay, có khả năng hoạt động liên tục ổn định trong thời gian dài Đồng thờidải nhiệt độ và độ ẩm đo được rộng hơn so với DHT11 và một số loại cảm biến kháctrên thị trường

a) Đặc điểm chung:

- Được bù nhiệt trên toàn bộ giải đo

- Tín hiệu đầu ra là tín hiệu số

- Có khả năng truyền xa 20m

- Giữ được độ ổn định, chính xác của cảm biến

- Tiêu thụ dòng chỉ 2.5mA khi chuyển đổi giá trị

- Không cần thêm thành phần gắn ngoài bổ sung

- Giao tiếp và tín hiệu:

Bus dữ liệu 1 dây được sử dụng để giao tiếp giữa vi điều khiển và cảm biến.Thời gian để thực hiện 1 lần giao tiếp là 5ms Dữ liệu bao gồm phần nguyên và phầnthập phân DHT22 sẽ gửi bit có trọng số cao trước Dữ liệu là 8 bit số nguyên của dữliệu độ ẩm +8 bit số thập phân của dữ liệu độ ẩm +8 bit số nguyên dữ liệu nhiệt độ +8bit số thập phân dữ liệu nhiệt độ +8 bit kiểm tra lỗi Nếu dữ liệu truyền đúng thì tổng

bít kiểm tra phải là 8 bit cuối của 8 bit số nguyên của dữ liệu độ ẩm +8 bit số thập phâncủa dữ liệu độ ẩm +8 bit số nguyên dữ liệu nhiệt độ.

d) Nguyên lý hoạt động

Khi vi điều khiển gửi tín hiệu bắt đầu, DHT22 chuyển từ trạng thái nghỉ sangtrạng thái chạy Khi vi điều khiển hoàn thành việc gửi tín hiệu bắt đầu thì DHT22 sẽgửi phản hồi tín hiệu có độ dài 40 bit tới vi điều khiển Khi không có tín hiệu bắt đầu từ

vi điều khiển thì DHT22 sẽ không gửi tín hiệu phản hồi lại vi điều khiển Khi có tínhiệu bắt đầu thì DHT gửi dữ liệu phản hồi về nhiệt độ và độ ẩm về vi điều khiển 1 lần.Khi DHT22 hoàn thành việc gửi dữ liệu thì nó lại chuyển về trạng thái nghỉ

e) Quá trình truyền thông

Bước 1: Vi điều khiển tín hiệu bắt đầu quá trình giao tiếp, chuyển đổi tới DHT22

Ở trạng thái không hoạt động bus dữ liệu ở mức cao, khi quá trình giao tiếpgiữa vi điều khiển và DHT22 bắt đầu, chương trình của vi điều khiển sẽ chuyển điện áp

ở bus dữ liệu từ mức cao xuống mức thấp, quá trình này đòi hỏi tối thiểu 1s để đảm bảoDHT22 có thể phát hiện tín hiệu của MCU, sau đó MCU sẽ đợi 20 - 40 để DHT22 gửitín hiệu phản hồi

Bước 2: DHT22 gửi tín hiệu phản hồi tới vi điều khiển

Khi DHT22 nhận được tín hiệu bắt đầu, DHT22 sẽ gửi ra tín hiệu điện áp thấp,tín hiệu này kéo dài 80 để DHT22 chuẩn bị gửi dữ liệu

Bước 3: DHT22 gửi dữ liệu lên MCU

Khi dữ liệu gửi dữ liệu lên MCU, mỗi lần truyền bit đều bắt đầu ở mức điện ápthấp mà kéo dài 50 Sau đó độ dài của tín hiệu mức cao sẽ quyết định bit đó là mức 1hay là 0 Nếu thời gian điện áp duy trì ở mức cao là 26 - 28 thì dữ liệu là 0, còn nếu dữliệu duy trì ở mức cao trong 70 thù có nghĩa là mức 1

1.5.2 Cảm biến độ ẩm đất

Độ ẩm là một thông số quan trọng tác động trực tiếp đến con người, đến thiết bịmáy móc và quá trình lý hóa Độ ẩm được xác định là hàm lượng hơi nước trong khôngkhí hoặc trong các chất khác

Độ ẩm thường được đo lường là:

- Độ ẩm tuyệt đối bằng khối lượng hơi nước có trong một đơn vị thể tích không khí haykhí gas [g/m3]

- Điểm sương (nhiệt độ và áp suất mà tại đó chất khí bắt đầu tích tụ hơi nước thànhchất lỏng)

- Độ ẩm tương đối hoặc RH (Relative Humidity) là tỷ lệ hàm lượng hơi ẩm của khôngkhí so với hơi ẩm bão hòa ở cùng nhiệt độ và áp suất Nói cách khác, là tỷ lệ tuyệt đốivới độ ẩm cực đại (khi hơi nước bão hòa) ở nhiệt độ và áp suất đang xét Độ ẩm tươngđối tính bằng phần trăm [%RH]

- Cảm biến độ ẩm được phân chia làm nhiều loại, tùy sự khác biệt giữa các loại cảmbiến về độ chính xác, khả năng thay thế lấp lẫn

- Lựa chọn cảm biến độ ẩm kiểu điện trở

- Không cần hiệu chỉnh, có tính thay thế lấp lẫn cao và có khả năng thay thếtại chỗ

- Trị đó có thể suy dời bởi sử dụng lớp phủ hòa tan được trong nước.

a) Đầu cảm biến

Hình 1.11: Cảm biến độ ẩm đấtHai đầu của cảm biến được cắm vào đất để phát hiện độ ẩm Dùng dây nối giữacảm biến và module chuyển đổi Thông tin về độ ẩm đất sẽ được đọc về và gởi tớimodule chuyển đổi

Nguyên lý hoạt động: Sự hấp thụ hơi nước làm biến đổi thành phần cảm nhận trongcảm biến ở đây là các chất hóa học như LiCL, P205 làm thay đổi điện trở của cảm biếnqua đó xác định được độ ẩm

b) Module chuyển đổi

c) Sơ đồ nguyên lý của cảm biến độ ẩm trong đất:

Hình 1.13: Sơ đồ nguyên lý module chuyển đổi cảm biến độ ẩm đất

Nguyên lý hoạt động của module:

Module chuyển đổi có cấu tạo chính gồm 1 IC so sánh LM393, một biến trở, 4điện trở dán 100Ω và 2 tụ dán Biến trở có chức năng định ngưỡng so sánh với tín hiệu

độ ẩm đất đọc về từ cảm biến Ngưỡng so sánh và tín hiệu cảm biến sẽ là 2 đầu vào của

IC so sánh với LM393 Khi độ ẩm thấp hơn ngưỡng định trước, ngõ ra của IC là mứccao (1), ngược lại là mức thấp (0)

1.6 Hiển thị LCD

Để biết chính xác nhiệt độ và độ ẩm ngay lập tức tại nơi đo thì việc đưa dữ liệulên LCD là việc làm cần thiết mà ngày nay một số bộ điều khiển đã tích hợp Hiện naytrên thị trường xuất hiện rất nhiều các màn hình hiển thị với kiểu dáng, kích thước khácnhau mang lại nhiều sự lựa chọn cho người dùng, không chỉ giá thành rẻ mà khả nănglập trình đơn giản cho những người không chuyên cũng có thể dễ dàng kết nối

Bảng 1.5: Chức năng các chân LCD

Chân Ký hiệu Mức Mô tả

1 Vss 0V Chân nối đất cho LCD, khi thiết kế mạch ta nối chân này với

GND của mạch điều khiển

2 VDD 5V Chân cấp nguồn cho LCD, khi thiết kế mạch ta nối chân này với

VCC = 5V của mạch điều khiển

3 VEE Điều chỉnh độ tương phản của LCD

H/L Chân chọn thanh ghi (Register select) Nối chân RS với logic “0” (GND) hoặc logic “1” (VCC) để chọn thanh ghi.+ Logic “0”: Bus DB0 - DB7 sẽ nối với thanh ghi lệnh IR củaLCD (ở chế độ “ghi” - write) hoặc nối với bộ đếm địa chỉ củaLCD (ở chế độ “đọc” - read)

+ Logic “1”: Bus DB0 - DB7 sẽ nối với thanh ghi dữ liệu DRbên trong LCD

H/L Chân chọn chế độ đọc/ghi (Read/Write) Nối chân R/W với logic

“0” để LCD hoạt động ở chế độ ghi, hoặc nối với logic “1” đểLCD ở chế độ đọc

H,H Chân cho phép (Enable) Sau khi các tín hiệu được đặt lên busDB0 - DB7, các lệnh chỉ được chấp nhận khi có 1 xung chophép của chân E

+ Ở chế độ ghi: Dữ liệu ở bus sẽ được LCD chuyển vào (chấpnhận) thanh ghi bên trong nó khi phát hiện một xung (high-to-low transition) của tín hiệu chân E

+ Ở chế độ đọc: Dữ liệu sẽ được LCD xuất ra DB0 - DB7 khiphát hiện cạnh lên (low-to-high transition) ở chân E và đượcLCD giữ ở bus đến khi nào chân E xuống mức thấp

15 A Nguồn dương cho đèn nền

Hình 1.14: Hình ảnh LCD 16x04Thông số kỹ thuật

+ Cuộn hút:

- Tạo năng lượng từ trường để hút tiếp điểm về phía mình

- Tùy vào điện áp làm việc người ta chia Relay ra:

• DC: 5V, 12V, 24V

• AC: 110V, 220V

+ Cặp tiếp điểm:

- Khi không có từ trường tiếp điểm 1 được tiếp xúc với tiếp điểm 2 nhờ lực của lò

xo là tiếp điểm thường đóng

- Khi có năng lượng từ trường thì tiếp điểm 1 bị hút sang 3

- Trong Relay có thể có 1 cặp tiếp điểm, 2 cặp tiếp điểm hoặc nhiều hơn

b) Thông số kỹ thuật:

- Tín hiệu điều khiển: 5VDC (nguồn khuyên dùng: 5V - 1A hoặc 5V - 2A)

- Mặc định tín hiệu từ vi điều khiển

- Đầu ra: Tiếp Relay đóng ngắt 220V 10A

- Có điot 1N4007 SMD chống ngược, xả dòng cho cuộn hút khi nó không hoạtđộng

- Sử dụng Tranzitor để kích dòng

- Đầu vào 3 chân: VCC, GND, VIN

- Đầu ra:

• COM: chân chung của Relay

• NC: Tiếp điểm thường đóng

• NO: Tiếp điểm thường mở

c)Sơ đồ nguyên lý mạch module relay:

Hình 1.16: Sơ đồ nguyên lý mạch module relayd) Quá trình điều khiển

Khi tín hiệu S1 từ vi điều khiển gửi tới

- Nếu S1=1, Transistor PNP khóa lại không có dòng chạy qua cuộn hút Relay1,cuộn hút cà lá thép động chỉ chịu lực kéo của lò xo làm cho tiếp điểm độngtiếp xúc với tiếp điểm tĩnh1, 2 trong trạng thái đóng, còn tiếp điểm phía dưới 2,3

ở trạng thái mở đèn LED1 tắt

- Nếu S1=0, Transistor PNP mở có dòng từ VCC qua Transistor được khuếch đạilên rồi cấp cho cuộn dây bên trong rơ le Khi cuộn hút rơ le có điện từ thông docuộn hút sinh ra móc vòng qua cả lõi thép tĩnh và lõi động tạo thành 2 cực tráidấu ở bề mặt tiếp xúc làm cho lõi thép động bị hút về lõi thép tĩnh Momen dolực hút này sinh ra thắng momen lực kéo lò xo Kết quả là lõi thép động bị hútchặt vào lõi thép tĩnh, tương ứng 1,2 mở, còn 2,3 đóng Diode được nối cới cuộndây có tác dụng không cho dòng điện đi ngược lại và khi ngắt điện thì giúp xảdòng còn dư thừa tránh dòng chạy ngược về phá hỏng thiết bị, nên diot ở đây cónhiệm vụ bảo về bằng cách cho dòng chạy liên tục trong cuộn dây cho đến khikhông còn điện.

1.8 Các phương thức giao tiếp

1.8.1 Giao tiếp 1 dây

1) Đặc điểm giao tiếp 1 dây

Chuẩn giao tiếp một dây (1 Wire) do hãng Dallas giới thiệu Trong chuẩn giaotiếp này chỉ cần một dây để truyền tín hiệu và là nguồn nuôi (nếu không tính dâymass) Là chuẩn giao tiếp không đồng bộ và bán song song công (half-duplex) Tronggiao tiếp này tuân theo mối liên hệ chủ tớ một các chặt chẽ Trên một bus có thể gắnmột hoặc nhiều thiết bị slave nhưng chỉ có một master có thể kết nối đến bus này

Bus dữ liệu khi ở trạng thái rảnh thì phải ở mức cao do vậy bus dữ liệu phảiđược kéo lên nguồn thông qua một điện trở Giá trị này có thể tham khảo trongdatasheet của thiết bị

Các thiết bị tớ (slave) kết nối với cùng một bus được phân biệt với nhau nhờ 64bit địa chỉ duy nhất (64 bit serial number), 8 byte (64 bit) này và được phân làm 3 phầnchính:

LSB [24]: byte đầu tiên là mã họ của thiết bị có độ lớn 8 bit xác định kiểu thiết bị 6byte tiếp theo lưu trữ địa chỉ riêng của thiết bị Byte cuối cùng MSB là byte kiểm tra

tính toàn vẹn giúp cho master xác định có địa chỉ được đọc có lỗi hay không Với địachỉ khác nhau tạo ra một số lượng lớn các địa chỉ Do vậy vấn đề về địa chỉ không phảivấn đề chính trong chuẩn giao tiếp này.

2) Cách thức hoạt động :

Tín hiệu trên bus 1 wire chia thành các khe thời gian 60µs 1 bit dữ liệu đượctruyền trên bus dựa trên khe thời gian (time slots) Các thiết bị slave cho phép có thờigian nền có một chút khác biệt từ thời gian nền danh nghĩa Tuy nhiên đối với thiết bịmaster cần có bộ định thời với độ chính xác cao, để đảm bảo giao tiếp đúng với cácthiết bị salve có thời gian nền khác biệt Do đó rất quan trọng để tuân theo giới hạn thờigian mô tả trong các phần sau

Bốn thao tác hoạt động cơ bản của bus 1 wire là reset/presence, gửi bit 1, gửi bit 0 vàđọc bit

- Gửi bit 1 (“Write 1” signal)

Thiết bị master kéo bus xuống mức thấp trong khoảng thời gian 1-15 µs Sau đó nhảbus cho đến hết phần còn lai của khe thời gian

Hình 1.18: Quá trình gửi bít 1

- Gửi bit 0 ("Write 0" signal)

Kéo bus xuống mức thấp trong ít nhất 60µs với chiều dài tối đa là 120µs

Hình 1.19: Quá trình gửi bit 0

- Đọc bit

Thiết bị master kéo bus xuống mức thấp từ 0 - 15µs Khi đó thiết bị tớ khi đó sẽgiữ bus ở mức thấp nếu muốn gửi bit 0 Nếu muốn gửi bit 1 đơn giản là nhả bus, busnên lấy mẫu 15µs sau khi bus kéo xuống mức thấp

Hình 1.20: Quá trình đọc bit

- "Reset/Presence":

Tín hiệu reset và Presence (báo hiện diện) được trình bày như hình bên dưới.Thiết bị master kéo bus xuống thấp ít nhất 8 khe thời gian (tức là 480µs) và sau đó nhảbus Khoảng thời gian bus ở mức thấp đó gọi là tín hiệu reset Nếu có thiết bị slave gắntrên bus nó sẻ trả lời bằng tín hiệu Presence tức là thiết bị tớ sẻ kéo bus xuống mứcthấp trong khoảng thời gian 60µs Nếu không có tín hiệu Presence, thiết bị master sẻhiểu rằng không có thiết bị slave nào trên bus và các giao tiếp tiếp theo sẽ không thể

Hình 1.21: Quá trình Reset và Presence1.8.2 Giao tiếp nối tiếp I2C [25]

Để kết nối LCD với module thì ta sử dụng kết nối I2C với mục đích giảm thiểu

số chân kết nối tới module chỉ còn 4 chân

a) Giới thiệu I2C:

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 giaotiếp giữa các IC với nhau I2C mặc dù được phát triển bới Philips, nhưng nó đã đượcrất nhiều nhà sản xuất IC trên thế giới sử dụng I2C trở thành một chuẩn công nghiệpcho các giao tiếp điều khiển, có thể kể ra đây một vài tên tuổi ngoài Philips như: TexasIntrument(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 điềukhiển 8051, PIC, AVR, ARM chip nhớ như: RAM tĩnh (Static Ram), EEPROM, bộchuyển đổi tương tự số (ADC), số tương tự (DAC), IC điểu khiển LCD, LED

Hình 1.22: Kết nối trên I2C