Hệ thống giám sát nông nghiệp bằng công nghệ iot

Đối với một nước mà nền nông nghiệp còn chiếm vai trò to lớn trong nền kinh tế thì việc ứng dụng khoa học công nghệ là điều cấp thiết và cần được mở rộng.. Phương pháp thực hiện là dùng

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH -

GVHD : Ths Trần Thanh Mai

SVTH : Võ Đình Khải MSSV : 13141137

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

GVHD : Ths Trần Thanh Mai

MSSV : 13141137

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

Tp HCM, ngày 02 tháng 07 năm 2018

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ tên sinh viên: Nguyễn Quốc Thành MSSV: 13141312

Võ Đình Khải MSSV: 13141137

Chuyên ngành: Điện tử công nghiệp Mã ngành: 01

I TÊN ĐỀ TÀI: HỆ THỐNG GIÁM SÁT NÔNG NGHIỆP

BẰNG CÔNG NGHỆ IOT

II NHIỆM VỤ

1 Các số liệu ban đầu:

Mô hình cần kiểm tra là hệ thống giám sát nông nghiệp có ứng dụng công nghệ IOT có đặc tính sau:

- Kích thước :90 cm x 60cm x 50cm

- Chất liệu : Sắt, mica

2 Nội dung thực hiện:

Nội dung 1: Tìm hiểu, lựa chọn cái giải pháp, linh kiện sử dụng để giải quyết yêu cầu đặt ra

Nội dung 2: Thiết kế, thi công mô hình hệ thống

Nội dung 3: Tính toán, thiết kế các khối chức năng của hệ thống

Nội dung 4: Vận hành thử nghiệm và hiệu chỉnh lỗi

Nội dung 5: Đánh giá kết quả thực hiện

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 23/03/2018

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 02/07/2018

V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: ThS.GVC Trần Thanh Mai

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

Tuần 2 Viết đề cương

Tuần 3 Tìm hiểu các giải pháp cho đề tài

Tuần 4 Tiến hành thiết kế sơ đồ khối

Tuần 5 Tìm hiểu về Adruino Mega 2560

Tuần 6 Tìm hiểu về ESP8266 nodeMCU

Tuần 7 Tìm hiểu về cảm biến ánh sáng và cảm biến độ ẩm đất

Tuần 8 Tìm hiểu về module cảm biến nhiệt độ độ ẩm đất

DHT11

Tuần 9 Tìm hiểu về mạch cầu H L298

Tuần 10 Tìm hiểu về LCD 16x2

Tuần 11 Thiết kế, thi công phần cứng

Tuần 12 Vẽ lưu đồ giải thuật và viết chương trình

Tuần 13 Chạy thử nghiệm, kiểm tra, hiệu chỉnh mô hình

Tuần 14 Viết báo cáo

GV HƯỚNG DẪN

LỜI CAM ĐOAN

Đề tài này là công trình nghiên cứu do nhóm tự thực hiện dựa vào một số tài liệu trước đó và không sao chép từ tài liệu hay công trình đã có trước đó

Người thực hiện đề tài

Võ Đình Khải

Nguyễn Quốc Thành

đã tiếp thêm động lực cho em vững bước trên con đường mình đã chọn Và đặc biệt đặc biệt là Thầy, Cô khoa Điện – Điện tử đã truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm cũng như tạo những điều kiện tốt nhất để nhóm em hoàn thành đề tài

Nhóm cũng gửi lời đồng cảm ơn đến các bạn lớp 13141DT đã chia sẻ trao đổi kiến thức cũng như những kinh nghiệm quý báu trong thời gian thực hiện đề tài Cảm ơn cha mẹ, anh chị những người đã luôn động viên và tạo những điều kiện tốt nhất trong cuộc sống, trong học tập cũng như trong quá trình thực hiện và hoàn thành đề tài

Cảm ơn Sư Phạm Kỹ Thuật !

Xin chân thành cảm ơn!

Người thực hiện đề tài

Võ Đình Khải

Nguyễn Quốc Thành

MỤC LỤC

Trang bìa i

Nhiệm vụ đồ án ii

Lịch trình iii

Cam đoan iv

Lời cảm ơn v

Mục lục vi

Liệt kê hình vẽ ix

Liệt kê bảng vẽ xi

Tóm tắt xii

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu 2

1.3 Nội dung nghiên cứu 2

1.4 Giới hạn 2

1.5 Bố cục 3

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 4

2.1 Ứng dụng của IOT trong nông nghiệp 4

2.1.1 Giới thiệu 4

2.1.2 Cấu trúc cơ bản của một hệ thống ứng dụng công nghệ IOT 5

2.2 Các chuẩn truyền dữ liệu, chuẩn kết nối 6

2.2.1 Chuẩn giao tiếp UART 6

2.2.2 Chuẩn giao tiếp I2C 8

2.2.3 Giao thức truyền dữ liệu bằng Bluetooth 10

2.2.4 Giao thức MQTT 11

2.2.5 Logic Mờ 12

2.3 Giới thiệu phần cứng 12

2.3.3 Module giao tiếp Wifi ESP8266 node MCU 24

2.3.4 Mạch cầu H L298N 26

2.3.5 Module LDC I2C 28

2.3.6 Module Bluetooth HC05 29

2.3.7 Module cảm biến nhiệt độ và độ ẩm DHT11 30

2.3.8 Module cảm biến ánh sáng 31

2.3.9 Module cảm biến độ ẩm đất 32

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ 34

3.1 Giới thiệu 34

3.2 Tính toán và thiết kế hệ thống 34

3.2.1 Thiết kế sơ đồ khối của hệ thống 34

3.2.2 Tính toán và thiết kế mạch 35

3.2.3 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 42

CHƯƠNG 4 THI CÔNG HỆ THỐNG 45

4.1 Giới thiệu 45

4.2 Thi công hệ thống 45

4.2.1 Thi công bo mạch 45

4.2.2 Lắp ráp và kiểm tra 48

4.3 Thi công mô hình 48

4.4 Lập trình hệ thống 51

4.4.1 Lưu đồ giải thuật 51

4.2.2 Phần mềm lập trình 54

CHƯƠNG 5 KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ 68

5.1 Kết quả 68

5.1.1 Nội dung 68

5.1.2 Kết quả nghiên cứu 68

5.2 Nhận xét 71

CHƯƠNG 6 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 72

6.1 Kết luận 72

6.2 Hướng phát triển 72

TÀI LIỆU THAM KHẢO 74

PHỤ LỤC 75

LIỆT KÊ HÌNH VẼ

Hình Trang

Hình 2.1: Minh hoa về ứng dụng IOT trong nông nghiệp 4

Hình 2.2: Bốn cấu phần cơ bản của một hệ thống IOT 6

Hình 2.3: Hệ thống truyền dữ liệu bất đồng bộ 6

Hình 2.4: Khung truyền dữ liệu trong chế độ bất đồng bộ 7

Hình 2.5: Sơ đồ giao tiếp theo chuẩn I2C 9

Hình 2.6: Board Adruino Mega 2560 13

Hình 2.7: Sơ đồ chân của ATmega2560 14

Hình 2.8: Hình dạng, sơ đồ chân của LCD 16x2 16

Hình 2.9: Bảng mã kí tự LCD 19

Hình 2.10: Hình ảnh ESP8266 ngoài thực tế 25

Hình 2.11: Sơ đồ chân của ESP8266 25

Hình 2.12: Module L298N trong thực tế 27

Hình 2.13: Hình ảnh Module LCD I2C ngoài thực tế 29

Hình 2.14: Module Bluetooth HC05 ngoài thực tế 30

Hình 2.15: Hình ảnh DHT11 ngoài thực tế 31

Hình 2.16: Module cảm biến ánh sáng ngoài thực tế 32

Hình 2.17: Module cảm biến độ ẩm đất ngoài thực tế 33

Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống 34

Hình 3.2: Khối điều khiển 36

Hình 3.3: Khối hiển thị bằng LCD 16x2 38

Hình 3.4: Giao diện Web 39

Hình 3.5: Mạch nguồn cho board điều khiển 41

Hình 3.6: Sơ đồ khối của L298 42

Hình 3.7: Thông số đầu vào của L298 42

Hình 3.8: Motor bơm nước 12VDC 43

Hình 3.9: Đèn led tuýp 12VDC 43

Hình 3.10: Quạt tản nhiệt 12VDC 43

Hình 3.11: Motor phun sương 12VDC 43

Hình 3.12: Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 44

Hình 4.1: Sơ đồ mạch in của hệ thống 45

Hình 4.2: Sơ đồ bố trí linh kiện của hệ thống 46

Hình 4.3: Sơ đồ mạch in của khối nguồn 46

Hình 4.5: Sơ đồ bố trí linh kiện của hệ thống ngoài thực tế 48

Hình 4.6: Bộ điều khiển hệ thống 49

Hình 4.7: Nguồn cung cấp 49

Hình 4.8: Mô hình thi công sau khi hoàn chỉnh 49

Hình 4.9: Mặt sau mô hình 50

Hình 4.10: LCD gắn trên cửa bộ điều khiển 51

Hình 4.11: Giao diện phần mềm lập trình Arduino 54

Hình 4.12: Download phần mềm Arduino 55

Hình 4.13: Giải nén file 55

Hình 4.14: Nhấn next để tiếp tục 56

Hình 4.15: Xác nhận cài đặt 56

Hình 4.16: Cài thành công, nhấn finish để thoát 57

Hình 4.17: Các vùng cơ bản 57

Hình 4.18: Lựa chọn board Arduino phù hợp 58

Hình 4.19: Lựa chọn cổng COM 59

Hình 4.20: Giao diện Visual Studio Code 63

Hình 4.21: Địa chỉ http://ai2.appinventor.mit.edu yêu cầu đăng nhập bằng mail 64

Hình 4.22: Tạo Project mong muốn 64

Hình 4.23: Giao diện thiết kế 65

Hình 4.24: Lập trình chức năng 66

Hình 4.25: Minh họa cho việc biên dịch ra file apk 66

Hình 4.26: Mã QR code 67

Hình 5.1: Giao diện điều khiển 69

Hình 5.2: Quy trình truyền dữ liệu cảm biến lên web 69

Hình 5.3: Quy trình truyền dữ liệu từ web đến các thiết bị ngoại vi 69

Hình 5.4: Giao diện của ứng dụng 70

Hình 5.5: Quy trình truyền dữ liệu cảm biến lên App trên điện thoại 70

Hình 5.6: Quy trình truyền dữ liệu từ App đến các thiết bị ngoại vi 70

Bảng Trang

Bảng 2.1: Thông số chính của board Arduino Mega 2560 13

Bảng 2.2: Chức năng các chân của LCD 16

Bảng 2.3: Chức năng chân RS và R/W của LCD 16x2 18

Bảng 2.4: Tập lệnh của LCD 20

Bảng 2.5: Đặc tính điện của LCD 23

Bảng 2.6: Đặc tính điện làm việc điển hình của LCD 24

Bảng 2.7: Thông số kỹ thuật của ESP8266 26

Bảng 2.8: Sơ đồ nối dây động cơ bước với mạch cầu H L298N 28

Bảng 3.1: Chức năng chân của Module cảm biến độ ẩm đất 37

Bảng 3.2: Chức năng chân của Module cảm biến ánh sáng 38

Bảng 3.3: Chức năng chân của LCD 16x2 39

Bảng 3.4: Danh sách linh kiện với nguồn và dòng sử dụng tương ứng 40

Bảng 4.1: Danh sách linh kiện sử dụng 47

TÓM TẮT

Hiện nay, khoa học công nghệ ngày càng đạt được những thành tựu to lớn, kéo theo đó là sự phát triển vượt bậc trong các ngành nghề có ứng dụng khoa học kỹ thuật Đối với một nước mà nền nông nghiệp còn chiếm vai trò to lớn trong nền kinh tế thì việc ứng dụng khoa học công nghệ là điều cấp thiết và cần được mở rộng Nhằm giải quyết vấn đề này, nhờ sự giúp sức của tiến bộ về khoa học kỹ thuật, các hệ thống giám sát, xử lý, cung ứng quá trình sản xuất… ngày càng hiện đại đã được đưa vào nông nghiệp và đặc biệt là các ứng dụng của công nghệ IOT đã góp phần tạo nên một môi trường sản xuất năng động, khoa học và giải phóng sức lao động, tăng năng suất, mang lại hiệu quả kinh tế cao Với mong muốn nghiên cứu và tạo ra một hệ thống giám sát nông nghiệp tiện ích sử dụng công nghệ IOT, nhóm quyết định chọn đề tài: “Hệ thống giám sát nông nghiệp bằng công nghệ IOT”

Phương pháp thực hiện là dùng Adruino Mega 2560 xây dựng thành một khối điều khiển trung tâm, dùng các module cảm biến: ánh sáng, độ ẩm đất, nhiệt độ và

độ ẩm không khí thu thập dữ liệu từ môi trường canh tác gửi về Adruino Mega

2560, từ đó so sánh với thông số đã cài đặt trước Adruino Mega 2560 sẽ điều khiển các thiết bị ngoại vi: máy bơm nước, máy phun sương, đèn, quạt tản nhiệt Bên cạnh

đó Adruino Mega 2560 sẽ gửi dữ liệu lên ứng dụng Android thông qua module

HC-05 điều khiển phạm vi gần và Web thông qua ESP8266 để điều khiển hệ thống từ

xa

Nội dung đề tài tập trung nghiên cứu phương thức giao tiếp giữa Adruino Mega 2560 với các cảm biến ánh sáng, cảm biến độ ẩm đất, cảm biến nhiệt độ và độ

ẩm không khí, ESP8266 Node MCU, HC-05 Mô hình nhỏ gọn, bố trí linh kiện hợp

lí, dễ quan sát, sử dụng, đảm bảo tính an toàn và thẩm mỹ

Chương 1 TỔNG QUAN

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Nông nghiệp luôn là vấn đề trọng yếu của mỗi quốc gia trong việc bảo đảm an ninh lương thực, nó là một trong hai ngành sản xuất vật chất quan trọng của nền kinh tế Là khu vực sản xuất chủ yếu, đảm bảo đời sống cho xã hội, là thị trường rộng lớn cung cấp nguyên liệu và tiêu thụ sản phẩm của nền kinh tế và tích lũy cho công nghiệp Việt Nam hiện nay vẫn còn là một nước sản xuất chủ yếu về nông nghiệp với trên 66,9% dân số cả nước tập trung sống ở vùng nông thôn[1], lao động nông nghiệp chiếm tới 42% lao động trong toàn xã hội[2]

Ngày nay, nước ta đang hướng tới xây dựng một nền công nghiệp phát triển, điều đó mang lại nhiều lợi ích cho đất nước nhưng cũng kèm theo nhiều hệ lụy, đặc biệt là ô nhiễm môi trường, một trong những mảng chịu thiệt hại rất lớn từ vấn đề trên chính là ngành nông nghiệp Bên cạnh đó, trong nhiều năm qua, sản xuất nông nghiệp ở Việt Nam gặp rất nhiều khó khăn do các hiện tượng thời tiết cực đoan ngày càng diễn biến phức tạp do ảnh hưởng của biến đổi khí hậu toàn cầu, làm ảnh hưởng to lớn đến năng suất cũng như chất lượng các sản phẩm từ nông nghiệp Cùng với đó, việc chuyển dịch cơ cấu kinh tế theo hướng công nghiệp, dịch

vu, đã làm giảm đáng kể nhân lực trong nông nghiệp, và theo nhiều dự báo số lượng này sẽ tiếp tục gia tăng trong những năm tới, điều này đưa tới những bài toán cho việc giải quyết vấn đề nhân lực trong các ngành nông nghiệp.[3]

Chính vì vậy, việc tìm kiếm những giải pháp mới để ổn định và nâng cao chất lượng sản phẩm, năng suất thu hoạch trở thành ưu tiên hàng đầu của nhà nước trong những năm qua Do đó, những ứng dụng công nghệ được đưa vào trong việc chăm sóc, thu hoạch trong nông nghiệp để khắc phục vấn đề thiên tai, môi trường, cũng như tiết kiệm nhân lực, đồng thời gia tăng năng suất cây trồng, đơn giản hóa việc quản lý

Một trong những ứng dụng công nghệ nổi bật được đưa vào trong nông nghiệp trong những năm gần đây là Internet of thing ( viết tắt là IOT) đã và đang đem lại

nhiều kết quả thành công, dần dần được áp dụng và phổ biến trên nhiều diện tích canh tác nông nghiệp, vì vậy chúng em chọn đề tài “ hệ thống giám sát nông nghiệp công nghệ IOT” nhằm có hiểu biết thêm về tác động của công nghệ tới khả năng phát triển của cây trồng, cũng như quản lý của người điều khiển, bên cạnh đó là nghiên cứu thêm về các ứng dụng công nghệ điện tử được đưa vào.

1.2 MỤC TIÊU

Mục tiêu của đề tài là xây dựng được một hệ thống IoT trong nông nghiệp có khả năng giám sát nhiệt độ, độ ẩm (thông qua các cảm biến), ổn định điều kiện môi trường (thông qua bơm nước, quạt và phun sương) Hệ thống này cho phép thực hiện các thao tác giám sát – điều khiển trên một trang web thông qua WiFi và một ứng dụng Android

1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

 NỘI DUNG 1: Giao tiếp giữa Arduino với các cảm biến, điều khiển các thiết bị xoay chiều, hiển thị giá trị cảm biến và trạng thái các thiết bị xoay chiều lên LCD 16x2

 NỘI DUNG 2: Thiết kế website dựa trên nền tảng Node.js, HTML để thực hiện quá trình truyền – nhận dữ liệu cho hệ thống thông qua module thu – phát WiFi Esp8266 Node MCU

 NỘI DUNG 3: Thiết kế ứng dụng chạy trên điện thoại có hệ điều hành Android Gửi giá trị của cảm biến và trạng thái các ngõ ra lên ứng dụng thông qua module Bluetooth HC05

 NỘI DUNG 4: Liên kết và đồng bộ hoá dữ liệu giữa ứng dụng và website

 NỘI DUNG 5: Thiết kế phần cài đặt loại cây trồng trên website Cập nhật các thông số giới hạn để có thể điều khiển hệ thống ở hai chế độ: tự động và bằng tay

 NỘI DUNG 6: Thiết kế – thi công mạch điều khiển

 NỘI DUNG 7: Thiết kế – thi công mô hình trồng rau trong nông nghiệp

 NỘI DUNG 8: Nhận xét – đánh giá kết quả thực hiện Hoàn thiện mô hình

 NỘI DUNG 9:Hoàn thành luận văn

1.4 GIỚI HẠN

Đề tài HỆ THỐNG GIÁM SÁT NÔNG NGHIỆP BẰNG CÔNG NGHỆ IOT gồm:

 Kích thước của Mô hình thi công Hệ thống giám sát nông nghiệp bằng công nghệ IOT: dài 90cm, cao 50cm, rộng 40cm

 Sử dụng 3 module cảm biến : module cảm biến ánh sáng, module cảm biện độ ẩm đất, module cảm biến nhiệt độ độ ẩm không khí để truyền dữ liệu môi trường của đối tượng canh tác vào bộ điều khiển trung tâm

 Một Adruino Mega 2560 đóng vai trò làm bộ điều khiển trung tâm

 Dữ liệu của ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm được hiện trên LCD 16x2

1.5 BỐ CỤC

 Chương 1: Tổng Quan

Trình bày, đặt vấn đề dẫn nhập lí do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung nghiên cứu, các giới hạn thông số và bố cục đồ án

 Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết

Trình bày các lý thuyết liên quan đến vấn đề mà đề tài sẽ dùng để thực hiện thiết kế, thi công cho đề tài

 Chương 3: Thiết Kế và Tính Tóan

Trình bày tổng quan các yêu cầu của để tài về thiết kế và các tính toán hệ thống bao gồm sơ đồ nguyên lý toàn mạch và của từng phần của hệ thống

 Chương 4: Kết Quả, Nhận Xét và Đánh Giá

Trình bày kết quả thi công phần cứng và kết quả hình ảnh trên màn hình hay

mô phỏng tín hiệu, kết quả thống kê

 Chương 5: Kết Luận và Hướng Phát Triển

Trình bày kết quả của cả quá trình nghiên cứu làm đề tài bao gồm thời gian nghiên cứu, kết quả đạt được, nhận xét, đánh giá về đề tài và tính ứng dụng của đề tài trong thực tiễn

 Chương 6: Kết luận và hướng phát triển

Trình bày kết quả đạt được so với mục tiêu đề ra ban đầu, nhận xét và đánh giá kết quả đạt được của đề tài nghiên cứu Hướng phát triển của đề tài sau này trong quá trình nghiên cứu

Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1.1 Giới thiệu

Từ khi lần đầu được giới thiệu cách đây gần 20 năm, cho tới hiện nay các ứng dụng IOT là một trong những mảng công nghệ phát triển nhất trong cuộc cách mạng công nghiệp 4.0, nó xuất hiện và tác động tích cực tới từng ngành, từng lĩnh vực trong đó có ngành nông nghiệp.Ứng dụng IOT trong nông nghiệp góp phần tạo nên một môi trường sản xuất năng động, khoa học và giải phóng sức lao động, tăng năng suất, mang lại hiệu quả kinh tế cao, giúp nâng cao tính chuyên nghiệp và cải thiện bộ mặt cho cho nền nông nghiệp trong tương lai gần

Hình 2.1 Minh họa về ứng dụng IOT trong nông nghiệp.

2.1.2 Cấu trúc cơ bản của một hệ thống ứng dụng công nghệ IOT

Kiến trúc của IOT gồm bốn thành phần cơ bản chính gồm: Vạn vật (Things), Trạm kết nối (Gateways), Hạ tầng mạng (Internet) và cuối cùng là lớp dịch vụ

 Vạn vật (Things): Ngày nay có vô vàn vật dụng đang hiện hữu trong cuộc sống, ở trên các khu canh tác, ở trong nhà hoặc trên chính các thiết bị lưu động của người dùng Giải pháp IoT giúp các thiết bị thông minh được sàng lọc, kết nối và quản lý dữ liệu của đối tượng nông nghiệp một cách cục bộ, còn các thiết bị chưa thông minh thì có thể kết nối được thông qua các trạm kết nối Từ đó, các thiết bị, vật dụng sẽ có thể thực hiện nhiệm vụ của mình đối với đối tượng nông nghiệp cần quản lý

 Trạm kết nối (Gateways): Các trạm kết nối sẽ đóng vai trò là một vùng trung gian trực tiếp, cho phép các vật dụng có sẵn này kết nối với điện toán đám mây một cách bảo mật và dễ dàng quản lý Gateways có thể là một thiết

bị vật lý hoặc là một phần mềm được dùng để kết nối giữa Cloud (điện toán đám mây) và bộ điều khiển, các cảm biến, các thiết bị thông minh

 Hạ tầng mạng (Internet): Internet là một hệ thống toàn cầu của nhiều mạng IP được kết nối với nhau và liên kết với hệ thống máy tính Cơ sở hạ tầng mạng này bao gồm thiết bị định tuyến, trạm kết nối, thiết bị tổng hợp, thiếp bị lặp và nhiều thiết bị khác có thể kiểm soát lưu lượng dữ liệu lưu thông

và cũng được kết nối đến mạng lưới viễn thông và cáp - được triển khai bởi các nhà cung cấp dịch vụ

 Lớp dịch vụ (Service): Là các ứng dụng được các hãng công nghệ, hoặc thậm chí người dùng tạo ra để dễ dàng sử dụng các sản phẩm IOT một cách hiệu quả và tận dụng được hết giá trị của sản phẩm

Hình 2.2 Bốn cấu phần cơ bản của một hệ thống IOT

2.2.1 Chuẩn giao tiếp UART

UART là viết tắt của Universal Asynchronous Receiver – Transmitter có nghĩa là truyền dữ liệu nối tiếp bất đồng bộ Truyền dữ liệu nối tiếp bất đồng bộ có một đường phát dữ liệu và một đường nhận dữ liệu, không có tín hiệu xung clock nên gọi là bất đồng bộ Để truyền được dữ liệu thì cả bên phát và bên nhận phải tự tạo xung clock có cùng tần số và thường được gọi là tốc độ baud, ví dụ như 2400 baud, 4800 baud, 9600 baud … [2]

Hình 2.3 Hệ thống truyền dữ liệu bất đồng bộ

Giao tiếp UART chế độ bất đồng bộ sử dụng một dây kết nối cho mỗi chiều truyền dữ liệu do đó để quá trình truyền nhận dữ liệu thành công thì việc tuân thủ các tiêu chuẩn truyền là hết sức quan trọng Sau đây là các khái niệm quan trọng

Baud rate (tốc độ Baud): Để việc truyền và nhận bất đồng bộ xảy ra thành công thì các thiết bị tham gia phải thống nhất với nhau về khoảng thời gian dành cho 1 bit truyền, hay nói cách khác tốc độ truyền phải được cài đặt như nhau trước khi truyền nhận, tốc độ này gọi là tốc độ Baud Tốc độ Baud là số bit truyền trong một giây Ví dụ, nếu tốc độ Baud được đặt là 9600 bit/giây thì thời gian dành cho một bit truyền là 1/9600~104.167us

Frame (khung truyền): Do truyền thông nối tiếp mà nhất là nối tiếp bất đồng

bộ rất dễ mất hoặc sai lệch dữ liệu, quá trình truyền thông theo kiểu này phải tuân theo một số quy cách nhất định Bên cạnh tốc độ Baud, khung truyền là một yếu tố quan trọng tạo nên sự thành công khi truyền và nhận Khung truyền bao gồm các quy định về số bit trong mỗi lần truyền, các bit báo hiệu như bit Start và bit Stop, các bit kiểm tra như Parity, ngoài ra số lượng các bit dữ liệu trong mỗi lần truyền cũng được quy định bởi khung truyền

Để bắt đầu cho việc truyền dữ liệu bằng UART, một START bit được gửi đi, sauđó là các bit dữ liệu và kết thúc quá trình truyền là STOP bit

Hình 2.4 Khung truyền dữ liệu trong chế độ bất đồng bộ

Start bit: Là bit đầu tiên được truyền trong một khung truyền, bit này có chức năng báo cho thiết bị nhận biết rằng có một gói dữ liệu sắp được truyền tới Start bit

là bit bắt buộc phải có trong khung truyền

Data: Data hay dữ liệu cần truyền là thông tin chính mà chúng ta cần gửi và nhận Dữ liệu cần truyền không nhất thiết phải là gói 8 bit, có thể quy định số lượng bit của dữ liệu là 5, 6, 7, 8 hoặc 9 Trong truyền thông nối tiếp USART, bit có ảnh hưởng nhỏ nhất của dữ liệu sẽ được truyền trước và cuối cùng là bit có ảnh hưởng lớn nhất

Parity bit: Là bit dùng kiểm tra dữ liệu truyền đúng không (một cách tương đối) Có 2 loại parity là parity chẵn và parity lẻ Parity chẵn nghĩa là số lượng bit 1 trong dữ liệu bao gồm bit parity luôn là số chẵn Ngược lại, tổng số lượng các bit 1 trong parity lẻ luôn là lẻ Ví dụ, nếu dữ liệu của bạn là 10111011 nhị phân, có tất cả

6 bit 1 trong dữ liệu này, nếu parity chẵn được dùng, bit parity sẽ mang giá trị 0 để đảm bảo tổng các bit 1 là số chẵn (6 bit 1) Nếu parity lẻ được yêu cầu thì giá trị của parity bit là 1 Parity bit không phải là bit bắt buộc và vì thế chúng ta có thể loại bit này khỏi khungtruyền

Stop bits: Là một hoặc các bit báo cho thiết bị nhận rằng một gói dữ liệu đã được gửi xong Sau khi nhận được stop bits, thiết bị nhận sẽ tiến hành kiểm tra khung truyền để đảm bảo tính chính xác của dữ liệu Stop bits là các bit bắt buộc xuất hiện trong khung truyền

Khung truyền phổ biến nhất là (Start bit + 8 bit dữ liệu + stop bit)

2.2.2 Chuẩn giao tiếp I2C

a Khái niệm

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 [3]

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

b Đặc điểm và nguyên lý hoạt động

I2C sử dụng hai đường truyền tín hiệu:

 Một đường xung nhịp đồng hồ(SCL) chỉ do Master phát đi (thông

thường ở 100kHz và 400kHz Mức cao nhất là 1Mhz và 3.4MHz)

 Một đường dữ liệu(SDA) theo 2 hướng

Có rất nhiều thiết bị có thể cùng được kết nối vào một bus I2C, tuy nhiên sẽ không xảy ra chuyện nhầm lẫn giữa các thiết bị, bởi mỗi thiết bị sẽ được nhận ra bởi một địa chỉ duy nhất với một quan hệ chủ - tớ tồn tại trong suốt thời gian kết nối Mỗi thiết bị có thể hoạt động như là thiết bị nhận hoặc truyền dữ liệu hay có thể vừa truyền vừa nhận Hoạt động truyền hay nhận còn tùy thuộc vào việc thiết bị đó là chủ (master) hãy tớ (slave)

Một thiết bị hay một IC khi kết nối với bus I2C, ngoài một địa chỉ (duy nhất)

để phân biệt, nó còn được cấu hình là thiết bị chủ hay tớ Đó là vì trên một bus I2C thì quyền điều khiển thuộc về thiết bị chủ. Thiết bị chủ nắm vai trò tạo xung đồng

hồ cho toàn hệ thống, khi giữa hai thiết bị chủ - tớ giao tiếp thì thiết bị chủ có nhiệm

vụ tạo xung đồng hồ và quản lý địa chỉ của thiết bị tớ trong suốt quá trình giao tiếp Thiết bị chủ giữ vai trò chủ động, còn thiết bị tớ giữ vai trò bị động trong việc giao tiếp

Về lý thuyết lẫn thực tế I2C sử dụng 7 bit để định địa chỉ, do đó trên một bus

có thể có tới 2^7 địa chỉ tương ứng với 128 thiết bị, nhưng chỉ có 112 có thể kết nối,

Hình 2.5 Sơ đồ giao tiếp theo chuẩn I2C

16 địa chỉ còn lại được sử dụng vào mục đích riêng Bit còn lại quy định việc đọc hay ghi dữ liệu (1 là write, 0 là read)

Điểm mạnh của I2C chính là hiệu suất và sự đơn giản của nó, một khối điều khiển trung tâm có thể điều khiển cả một mạng thiết bị mà chỉ cần hai lối ra điều khiển

2.2.3 Giao thức truyền dữ liệu bằng Bluetooth

Bluetooth là chuẩn kết nối không dây tầm ngắn sử dụng băng tần 2.4 Ghz để kết nối các thiết bị cá nhân (điện thoại, laptop, máy tính bảng) với nhau tạo thành mạng cục bộ nhỏ [4]

Khi 2 thiết bị được kết nối với nhau bằng bluetooth có thể chia sẻ tập tin giữa

2 thiết bị Do là một chuẩn điện tử, nó bắt buộc các hãng sản xuất các thiết bị phải tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật chung nhằm tạo sự tương thích tối ưu giữ các thiết

bị với nhau Các chuẩn kết nối Bluetooth từ trước đến nay bao gồm:

 Bluetooth 1.0: Đạt tốc độ xấp xỉ 1Mbps nhưng gặp nhiều vấn đề về tính tương thích

 Bluetooth 1.1: Đây là bản sửa lỗi tương thích cho phiên bản 1.0

 Bluetooth 1.2: Giảm thời gian dò tìm, tăng tốc độ kết nối so với phiên bản 1.1

 Bluetooth 2.0 +ERD: Được công bố vào tháng 7/2007, phiên bản ổn định hơn và cho tốc độ chia sẻ nhanh hơn, đồng thời giảm mức độ tiêu thụ năng lượng

 Bluetooth 2.1 +ERD: Có thêm cơ chế kết nối phạm vi nhỏ

 Bluetooth 3.0 + HS (High Speed): Được giới thiệu vào 21/4/2009, chuẩn kết nối này có tốc độ lý thuyết lên đến 24Mbps Những thiết bị hỗ trợ Bluetooth 3.0 nhưng không có +HS sẽ không đạt được tốc độ trên Tuy tốc độ cao nhưng Bluetooth vẫn chỉ hỗ trợ nhu cầu chia sẻ nhanh file có dung lượng thấp hay kết nối với loa, tai nghe…

 Bluetooth 4.0: Được cho ra mắt vào ngày 30/6/2010, Bluetooth 4.0 là sự kết hợp của “classis Bluetooth” (Bluetooth 2.1 và 3.0), “Bluetooth high speed” (Bluetooth 3.0+ HS) và “Bluetooth low energy” (Bluetooth smart ready /

Bluetooth smart) Bluetooth 4.0 với cách thức hoạt động hoàn toàn mới để những kết nối đơn giản được thực hiện nhanh chóng, chuẩn mới còn hỗ trợ truyền tải nhanh hơn, tiết kiệm pin hơn

 Bluetooth 4.1: Đây là phiên bản nâng cấp của Bluetooth 4.0, mang đến tốc độ truyền tải dữ liệu nhanh hơn và giúp các thiết bị di động thông minh dễ dàng kết nối hơn so với trước đây

 Bluetooth 4.2: Ra mắt chính thức vào tháng 12/2014, phiên bản này

có tốc độ truyền dữ liệu đã được nâng lên gấp 2,5 lần, cùng với đó là việc tiêu thụ điện năng ít hơn, bảo mật cao hơn và đặc biệt là có thể kết nối trực tiếp Internet thông qua chuẩn IPv6

2.2.4 Giao thức MQTT

MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) là một giao thức truyền thông điệp (message) theo mô hình publish/subscribe (xuất bản – theo dõi), sử dụng cho các thiết bị [Internet of Things] (tags/IoT) với băng thông thấp, độ tin cậy cao và khả năng được sử dụng trong mạng lưới không ổn định Bởi vì giao thức này sử dụng băng thông thấp trong môi trường có độ trễ cao nên nó là một giao thức lý tưởng cho các ứng dụng M2M [5]

Kiến trúc mức cao (high-level) của MQTT gồm 2 phần chính là Broker và Clients

 Trong đó, broker được coi như trung tâm, nó là điểm giao của tất cả các kết nối đến từ client Nhiệm vụ chính của broker là nhận mesage từ publisher, xếp các message theo hàng đợi rồi chuyển chúng tới một địa chỉ cụ thể Nhiệm

vụ phụ của broker là nó có thể đảm nhận thêm một vài tính năng liên quan tới quá trình truyền thông như: bảo mật message, lưu trữ message, logs

 Client thì được chia thành 2 nhóm là publisher và subscriber Client là các software components hoạt động tại edge device nên chúng được thiết kế

để có thể hoạt động một cách linh hoạt (lightweight) Client chỉ làm ít nhất một trong 2 việc là publish các message lên một topic cụ thể hoặc subscribe một topic nào đó để nhận message từ topic này MQTT Clients tương thích với

hầu hết các nền tảng hệ điều hành hiện có: MAC OS, Windows, LInux, Androids, iOS

2.2.5 Logic mờ

Logic mờ (Fuzzy logic) được phát triển từ lý thuyết tập mờ để thực hiện lập

luận một cách xấp xỉ thay vì lập luận chính xác Lôgic mờ cho phép độ liên thuộc có giá trị trong khoảng đóng 0 và 1, và ở hình thức ngôn từ, các khái niệm không chính xác như "hơi hơi", "gần như", "khá là" và "rất" Cụ thể, nó cho phép quan hệ thành viên không đầy đủ giữa thành viên và tập hợp Tính chất này có liên quan đến tập mờ và lý thuyết xác suất Lôgic mờ đã được đưa ra lần đầu vào năm 1965 bởi GS Lotfi Zadeh tại Đại học California, Berkeley [6]

Logic mờ (Fuzzy Logic) ra đời mở ra một hướng mới cho phép giải quyết

nhiều bài toán quan trọng Khả năng mô hình hoá mạng bằng các công thức toán học của hệ mờ thì cao hơn các giá trị rời rạc thông thường, cùng với việc mô phỏng

hệ mờ tạo ra sự phối hợp nhịp nhàng giữa kiểu phân tích kinh điển

Ngoài việc phát triển được ưu tiên, việc kế thừa cũng được đặc biệt lưu ý Trên mạch Mega các chân digital vẫn từ 0-13, analog từ 0-5 và các chân nguồn tương tự thiết kế của Uno Do vậy việc phát triển, nghiên cứu Arduino Mega tương

tự như Arduino Uno Ngoài ra, ở phiên bản này, các nhà thiết kế đã mạnh dạn thay đổi thiết kế Để có thêm được nhiều vùng nhớ và nhiều chân I/O hơn, một vi điều khiển khác đã thay thế cho Atmega1280 Theo dòng phát triển của vi điều

khiển nhúng, những dự án lớn cần nhiều dung lượng flash hơn Do vậy, Arduino Mega 2560 ra đời với sứ mệnh giải những bài toán như thế.

b Board Adruino Mega 2560

Arduino Mega 2560 là board mạch vi điều khiển, xây dựng dựa trên vi điều khiển Atmega 2560 Cấu tạo gồm các thành phần sau:

 1 cổng USB: đây là cổng giao tiếp giữa arduino với máy tính dùng để nạp code, truyền dữ liệu hoặc cấp nguồn cho arduino hoạt động

 54 chân I/O được đánh số từ 0 – 53 có chức năng xuất nhập dữ liệu số (trong đó có 15 chân có thể sử dụng làm chân ouput với chức năng PWM)

 16 chân đầu vào Analog được đánh số từ A0 – A15 có chức năng nhận tín hiệu tương tự từ bên ngoài vào

 Ngoài ra Arduino Mega 2560 còn có 5 chân GND, 3 chân 5V, 1 chân 3.3V, 1 nút reset, 4 chân lập trình SPI (chân 50-53), 4 UART, 1 thạch anh 16MHz, 1 jack nguồn, 1 header

Hình 2.6 Board Adruino Mega 2560 Bảng 2.1: Thông số chính của board Arduino Mega 2560

Điện áp đầu vào (được đề nghị) 7 - 12V

Điện áp đầu vào (giới hạn) 6 - 20V

Số lượng chân I/O 54 (trong đó có 15 chân PWM)

Số lượng chân input Analog 16

Dòng điện DC với chân 3.3V 50 mA

Bộ nhớ flash 256 kB trong đó có 8 kB sử dụng bởi

c Vi điều khiển ATmega 2560

Được chế tạo theo kiến trúc RISC tiên tiến nên hiệu suất làm việc cao, điện năng tiêu thụ thấp

Hình 2.7 Sơ đồ chân của ATmega2560

 ADC 16 kênh 10 bit

 Giao tiếp: TWI (I2C), SPI, USART

 Nó có khả năng hiển thị kí tự đa dạng, trực quan (chữ, số và kí tự)

 Dễ dàng đưa vào mạch ứng dụng theo nhiều giao thức giao tiếp

 Tốn rất ít tài nguyên hệ thống

 Giá thành rẻ…

Để hiển thị số chai lỗi và số chai đạt yêu cầu nhóm sử dụng LCD 16x2

Có rất nhiều loại LCD với nhiều hình dáng và kích thước khác nhau

Khi sản xuất LCD, nhà sản xuất đã tích hợp vi điều khiển (HD44780) bên trong lớp vỏ và chỉ đưa các chân giao tiếp cần thiết Các chân này được đánh số thứ

tự và đặt tên như hình

Hình 2.8 Hình dạng, sơ đồ chân của LCD 16x2 Bảng 2.2: Chức năng các chân của LCD

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

GND của mạch điều khiển

2 VDD 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

4 RS 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 của LCD (ở chế độ “ghi” - write) hoặc nối với bộ đếm địa chỉ của LCD (ở chế độ “đọc” - read)

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

5 R/W 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” để LCD ở chế độ đọc

6 E Chân cho phép (Enable) Sau khi các tín hiệu được đặt lên bus

DB0-DB7, các lệnh chỉ được chấp nhận khi có 1 xung cho phép của chân E

+ Ở chế độ ghi: Dữ liệu ở bus sẽ được LCD chuyển vào (chấp nhận) 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 khi

Ghi chú: Ở chế độ “đọc”, nghĩa là MPU sẽ đọc thông tin từ LCD thông qua các chân DBx Còn khi ở chế độ “ghi”, nghĩa là MPU xuất thông tin điều khiển cho LCD thông qua các chân DBx

IR Nghĩa là, khi ta nạp vào thanh ghi IR một chuỗi 8 bit, HD44780 sẽ tra bảng mã lệnh tại địa chỉ mà IR cung cấp và thực hiện lệnh đó

phát hiện cạnh lên (low-to-high transition) ở chân E và được LCD giữ ở bus đến khi nào chân E xuống mức thấp

Hoặc khi thông tin về địa chỉ được ghi vào IR, dữ liệu ở địa chỉ này trong vùng RAM nội của HD44780 sẽ được chuyển ra DR để truyền cho MPU

=> Bằng cách điều khiển chân RS và R/W chúng ta có thể chuyển qua lại giữ

2 thanh ghi này khi giao tiếp với MPU Bảng sau đây tóm tắt lại các thiết lập đối với hai chân RS và R/W theo mục đích giao tiếp

Bảng 2.3: Chức năng chân RS và R/W của LCD 16x2

Cờ báo bận BF: (Busy Flag)

Khi thực hiện các hoạt động bên trong chíp, mạch nội bên trong cần một khoảng thời gian để hoàn tất Khi đang thực thi các hoạt động bên trong chip như thế, LCD bỏ qua mọi giao tiếp với bên ngoài và bật cờ BF (thông qua chân DB7 khi

có thiết lập RS=0, R/W=1) lên để báo cho MPU biết nó đang “bận” Dĩ nhiên, khi xong việc, nó sẽ đặt cờ BF lại mức 0

và IR thông qua các chân DBx, và ta phải thiết lập chân RS, R/W phù hợp để chuyển qua lại giữ 2 thanh ghi này

 Với mỗi lệnh, LCD cần một khoảng thời gian để hoàn tất, thời gian này

có thể khá lâu đối với tốc độ của MPU, nên ta cần kiểm tra cờ BF hoặc đợi (delay) cho LCD thực thi xong lệnh hiện hành mới có thể ra lệnh tiếp theo

 Địa chỉ của RAM (AC) sẽ tự động tăng (giảm) 1 đơn vị, mỗi khi có lệnh ghi vào RAM (điều này giúp chương trình gọn hơn)

 Các lệnh của LCD có thể chia thành 4 nhóm như sau:

- Các lệnh về kiểu hiển thị VD: Kiểu hiển thị (1 hàng / 2 hàng), chiều dài dữ liệu (8 bit / 4 bit), …

- Chỉ định địa chỉ RAM nội

- Nhóm lệnh truyền dữ liệu trong RAM nội

I/D: Tăng (I/D=1) hoặc giảm (I/D=0) bộ đếm địa chỉ hiển thị AC 1 đơn

vị mỗi khi có hành động ghi hoặc đọc vùng DDRAM Vị trí con trỏ cũng di chuyển theo sự tăng giảm này

S: Khi S=1 toàn bộ nội dung hiển thị bị dịch sang phải (I/D=0) hoặc

sang trái (I/D=1) mỗi khi có hành động ghi vùng DDRAM Khi S=0: không dịch nội dung hiển thị Nội dung hiển thị không dịch khi đọc DDRAM hoặc đọc/ghi vùng CGRAM

C: Hiển thị con trỏ khi C=1 và ngược lại

B: Nhấp nháy kí tự tại vị trí con trỏ khi B=1 và ngược lại

Chu kì nhấp nháy khoảng 409,6ms khi mạch dao động nội LCD là 250kHz

sử dụng xem bảng bên dưới:

DB7 đến DB0) Ngược lại, giao thức giao tiếp là 4 bit (từ bit DB7 đến bit DB0) Khi chọn giao thức 4 bit, dữ liệu được truyền/nhận 2 lần liên tiếp với 4 bit cao gởi/nhận trước, 4 bit thấp gởi/nhận sau

N: Thiết lập số hàng hiển thị Khi N=0: hiển thị 1 hàng, N=1: hiển thị 2 hàng

F: Thiết lập kiểu kí tự Khi F=0: kiểu kí tự 5x8 điểm ảnh, F=1: kiểu kí

Khi ở chế độ hiển thị 1 hàng: địa chỉ có thể từ 00H đến 4FH Khi ở chế

độ hiển thị 2 hàng, địa chỉ từ 00h đến 27H cho hàng thứ nhất, và từ 40h đến 67h cho hàng thứ 2

Khi đọc cờ BF, giá trị của AC cũng được xuất ra các bit [AC] Nó là địa chỉ của CG hay DDRAM là tùy thuộc vào lệnh trước đó

Sau khi ghi, bộ đếm địa chỉ AC tự động tăng/giảm 1 tùy theo thiết lập Entry mode

Sau khi đọc, AC tự động tăng/giảm 1 tùy theo thiết lập Entry mode, tuy nhiên nội dung hiển thị không bị dịch bất chấp chế độ Entry mode

Đặc tính điện của các chân giao tiếp:

LCD sẽ bị hỏng nghiêm trọng, hoặc hoạt động sai lệch nếu bạn vi phạm khoảng đặc tính điện sau đây:

Bảng 2.5: Đặc tính điện của LCD

Bảng 2.6 : Đặc tính điện làm việc điển hình của LCD

(Đo trong điều kiện hoạt động: Vcc = 4.5V đến 5.5V, T = -30℃ đến +75℃)

Chân cấp nguồn Vcc-GND 2.7V đến 5.5V

Điện áp vào mức cao VIH 2.2V đến Vcc

Điện áp vào mức thấp VIL -0.3V đến 0.6V

Điện áp ra mức cao (DB0-DB7) Min 2.4V (khi IOH = -0.205mA)

Điện áp ra mức thấp (DB0-DB7) Max 0.4V (khi IOL = 1.2mA)

Dòng điện ngõ vào (input leakage

current) ILI -1uA đến 1uA (khi VIN = 0 đến Vcc)

Dòng điện cấp nguồn ICC 350uA (typ) đến 600uA

Tần số dao động nội fOSC 190kHz đến 350kHz (điển hình là 270kHz)

Khởi tạo LCD:

Khởi tạo là việc thiết lập các thông số làm việc ban đầu Đối với LCD, khởi tạo giúp ta thiết lập các giao thức làm việc giữa LCD và MPU Việc khởi tạo chỉ được thực hiện 1 lần duy nhất ở đầu chương trình điều khiển LCD và bao gồm các thiết lập sau:

 Display clear: Xóa/không xóa toàn bộ nội dung hiển thị trước đó

 Function set: Kiểu giao tiếp 8bit/4bit, số hàng hiển thị 1hàng/2hàng, kiểu

2.3.3 Module giao tiếp Wifi ESP8266 node MCU

Các modem Wi-Fi hiện tại đều hỗ trợ chuẩn IEEE 802.11n và hoạt động ở tần

số 2.4GHz ESP8226 nodeMCU là một trong những mô đun hỗ trợ chuẩn Wi-Fi này Được phát triển trên chip Wi-Fi ESP8266, nodeMCU được dùng cho các ứng

dụng kết nối, thu thập dữ liệu và điều khiển thông qua sóng Wi-Fi NodeMCU có kích thước nhỏ gọn, hỗ trợ chuẩn giao tiếp UART, hỗ trợ kết nối Wi-Fi với nhiều giao thức mạng Hơn nữa bản thân nodeMCU là một phiên bản đặc biệt của dòng vi điều khiển Arduino nên nó có thể sử dụng trực tiếp trình biên dịch của Arduino để lập trình và nạp mã Điều này khiến tiến độ xây dựng mô hình hệ thống càng được đẩy nhanh

Hình 2.10 Hình ảnh ESP8266 ngoài thực tế

Hình 2.11 Sơ đồ chân của ESP8266

Thông số kỹ thuật của ESP8266:

Bảng 2.7: Thông số kỹ thuật của ESP8266

2.3.4 Mạch cầu H L298N

Module điều khiển động cơ L298N (mạch cầu H L298N) là một module hữu ích, phổ biến với chức năng thông dụng và giá thành rẻ Mạch này tích hợp 2 mạch cầu H bên trong nên có thể dùng để điều khiển được 2 động cơ DC hoặc 1 động cơ bước cỡ nhỏ và vừa Module có gắn tản nhiệt cho IC, giúp IC có thể điều khiển với dòng đỉnh 2A L298N được gắn với các diode trên board giúp bảo vệ vi xử lý chống lại các dòng điện cảm ứng từ việc khởi động/ tắt động cơ

Thông số kỹ thuật:

 Driver: L298N tích hợp 2 mạch cầu H

 Điện áp điều khiển: 5V-12V

 Dòng tối đa cho mỗi cầu H là: 2A (2A cho mỗi motor)

 Điện áp của tín hiệu điều khiển: 5V-7V

 Công suất hao phí: 20W (khi nhiệt độ là 75 độ C)

 Dòng của tín hiệu điều khiển: 0-36mA (ngõ ra của arduino là 40mA nên hoàn toàn có thể điều khiển được module)

 Công suất hao phí: 20W (khi nhiệt độ là 75 độ C)