Thiết kế và thi công mô hình hệ thống và quản lí trang trại heo

Hệ thống có khả năng gửi nhận thông tin, lưu thông tin vào thẻ Tag RFID, nhận lệnh từ điện thoại, cảm biến và thời gian để điều khiển các thiết bị trong mô hình trang trại heo như đèn, quạt, dọn vệ sinh, tắm cho heo, cho ăn và có thể giám sát các hoạt động trên web FireBase.

ii

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH o0o

Tp HCM, ngày 10 tháng 07 năm 2018

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ tên sinh viên: Nguyễn Ngọc Thạch MSSV: 14141292

Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật điện - điện tử truyền thông Mã ngành: 41

14141DT1B

I TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG VÀ QUẢN

LÝ TRANG TRẠI HEO

II NHIỆM VỤ

Nội dung thực hiện:

 Nội dung 1: Tìm hiểu và nghiên cứu giao tiếp Module ESP 8266-12 với Arduino Mega 2560

 Nội dung 2: Lưu thông tin trên thẻ Tag của Module RFID, thiết lập giao diện C# trên Visual Studio

 Nội dung 3: Điều khiển các thiết bị theo cảm biến và thời gian thực

 Nội dung 4: Thiết kế và lập trình ứng dụng trên hệ điều hành Android và gửi các hoạt động lên web FireBase

 Nội dung 5: Thiết kế và thi công mạch điều khiển

 Nội dung 6: Thiết kế mô hình sản phẩm

 Nội dung 7: Đánh giá kết quả thực hiện

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 02/04/2018

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 10/07/2018

V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: ThS Nguyễn Trường Duy

TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC

/04/2018) Lưu thông tin trên thẻ Tag của Module RFID, thiết

lập giao diện C# trên Visual Studio

iv

LỜI CAM ĐOAN

Đề tài này là do chúng tôi tự thực hiện dưới sự hướng dẫn của thầy ThS Nguyễn Trường Duy, dựa vào một số tài liệu và không sao chép từ tài liệu hay công trình đã có trước đó Nếu có bất kỳ sự gian lận nào chúng tôi xin chịu trách nhiệm về nội dung đồ

án của mình

Người thực hiện

Nguyễn Ngọc Thạch Đoàn Quốc Duyệt

đồ án cuối cùng, đồ án tốt nghiệp do chính tay mình tạo ra, nó như một bàn đạp đầu tiên để bước vào những cánh cửa lớn hơn

Đặc biệt, Chúng em xin cảm ơn sâu sắc thầy Nguyễn Trường Duy đã tận tình giúp đỡ chúng em trong quá trình lựa chọn đề tài và hỗ trợ chúng em trong quá trình thực hiện đề tài Trong quá trình thực hiện đồ án cũng xảy ra nhiều khó khăn, thiếu sót nhưng được sự đôn đốc và góp ý của thầy chúng em đã gặt hái được nhiều kiến thức và kinh nghiệm Một lần nữa chúng em xin cảm ơn thầy

Sinh viên thực hiện đồ án

Nguyễn Ngọc Thạch Đoàn Quốc Duyệt

vi

MỤC LỤC

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ii

LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP iii

LỜI CAM ĐOAN iv

LỜI CẢM ƠN v

MỤC LỤC vi

LIỆT KÊ HÌNH VẼ vii

LIỆT KÊ BẢNG viii

TÓM TẮT ix

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI 1

1.3 NỘI DUNG THỰC HIỆN 2

1.4 GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI 2

1.5 BỐ CỤC ĐỒ ÁN 2

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 4

2.1 QUY TRÌNH HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG 4

2.2 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG 4

2.2.1 TỔNG QUAN ARDUINO MEGA 2560 4

2.2.2 GIỚI THIỆU LCD 20x4 5

2.2.3 GIỚI THIỆU MODULE RFID MFRC522 7

2.2.4 TỔNG QUAN MODULE ESP8266 9

2.2.5 GIỚI THIỆU MODULE L298 11

2.2.6 CẢM BIẾN MƯA [7] 14

2.2.7 CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ -ĐỘ ẨM [7] 15

2.2.8 CẢM BIẾN ĐO THỜI GIAN [7] 16

2.2.9 CẢM BIẾN SIÊU ÂM [7] 17

2.2.10 GIỚI THIỆU FIREBASE [8] 18

2.2.11 GIỚI THIỆU MODULE RELAY (RƠ-LE) 19

2.3 GIỚI THIỆU CÁC CHUẨN GIAO THỨC: 21

2.3.1 SƠ LƯỢC VỀ GIAO TIẾP USART:[10] 21

2.3.2 SƠ LƯỢC VỀ CHUẨN SPI: 23

2.3.3 SƠ LƯỢC VỀ CHUẨN I2C:[7] 26

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ 27

3.1 GIỚI THIỆU 27

3.2 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG 27

3.2.1 THIẾT KẾ SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG 27

3.2.2 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MẠCH 30

3.2.3 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CỦA TOÀN MẠCH 37

CHƯƠNG 4 THI CÔNG HỆ THỐNG 38

4.1 THI CÔNG HỆ THỐNG: 38

4.2 LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT 40

4.2.1 LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT ARDUINO MEGA 2560 40

4.2.2 GIỚI THIỆU VỀ ARDUINO IDE 50

4.2.3 LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT CỦA ESP 52

4.2.4 LẬP TRÌNH C# TRÊN PHẦN MỀM VISUAL STUDIO 53

4.2.5 CHƯƠNG TRÌNH TRÊN ANDROID STUDIO 56

CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ, NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ 64

5.1 SẢN PHẨM SAU KHI HOÀN THÀNH: 64

5.1.1 SẢN PHẨM: 64

5.1.2 KIẾN THỨC CÓ ĐƯỢC TRONG THIẾT KẾ SẢN PHẨM: 64

5.2 KẾT QUẢ CHẠY HỆ THỐNG: 65

5.2.1 QUÁ TRÌNH CHẠY ỨNG DỤNG TRÊN ĐIỆN THOẠI: 65

5.2.2 QUÁ TRÌNH VẬN HÀNH TRÊN PHẦN CỨNG HỆ THỐNG: 66

5.2.3 QUÁ TRÌNH VẬN HÀNH TRÊN PHẦN MỀM VISUAL STUDIO: 67

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 69

vi

6.1 KẾT LUẬN 69

6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 69

TÀI LIỆU THAM KHẢO 70

PHỤ LỤC 71

CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN ANDROID STUDIO 71

CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VISUAL STUDIO 78

CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN ESP8266 83

CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN ARDUINO 89

LIỆT KÊ HÌNH VẼ

Hình 2-1: Board Arduino Mega 2560 4

Hình 2-2: Màn hình LCD 20x4 6

Hình 2-3: Module RFID 7

Hình 2-4: Sơ đồ chân RFID 7

Hình 2-5: Thông số thẻ Tag 9

Hình 2-6: Module NodeMCU 8266 10

Hình 2-7: Sơ đồ chân và sơ đồ kết nối 11

Hình 2-8: Module L298 12

Hình 2-9: Sơ đồ chân Module L298 12

Hình 2-10: Động cơ DC 13

Hình 2- 11: Nút nhấn hành trình 14

Hình 2- 12: Nút nhấn 4 chân 14

Hình 2- 13: Cảm biến mƣa 14

Hình 2-14: Cảm biến DHT11 15

Hình 2-15: Sơ đồ chân Realtime 16

Hình 2-16: Module Realtime 17

Hình 2-17: Sơ đồ nguyên lý Realtime 17

Hình 2- 18: Cảm biến siêu âm 18

Hình 2- 19: Giao diện FireBase 19

Hình 2-20: Module Relay Mức Cao 20

Hình 2- 21: Module Relay mức thấp 20

Hình 2-22: Khung truyền UART 22

Hình 2-23: Sơ đồ truyền SPI giữa 2 thiết bị 23

Hình 2-24: Truyền SPI nhiều thiết bị 24

Hình 2-25: Chế độ cơ bản của SPI 25

Hình 2-26: Truyền gửi dữ liệu song công 25

Hình 2-27: Sơ đồ truyền I2C 26

Hình 3-1: Sơ đồ khối 28

Hình 3-2: Sơ đồ nguyên lý nhiệt độ 33

Hình 3-3: Cảm biến siêu âm 33

Hình 3-4: Sơ đồ nguyên lý Realtime 34

Hình 3-5: Sơ đồ nguyên lý LCD 20x4 35

Hình 3-6: Sơ đồ nguyên lý Relay 35

Hình 3-7: Sơ đồ nguyên lý L298 36

vii

Hình 3-8: Sơ đồ nguyên lý RFID 36

Hình 3-9: Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 37

Hình 4-1: Sơ đồ bố trí linh kiện mặt trên 39

Hình 4-2: Sơ đồ bố trí linh kiện lớp dưới 40

Hình 4-3: Lưu đồ chính 41

Hình 4-4: Lưu đồ điều khiển máy bơm 42

Hình 4-5: Lưu đồ tắm cho heo 43

Hình 4-6: Lưu đồ điều khiển bật quạt 44

Hình 4-7: Lưu đồ hoạt động dọn vệ sinh 45

Hình 4-8: Lưu đồ điều khiển bật đèn 46

Hình 4-9: Lưu đồ điều khiển mái hiên 47

Hình 4-10: Lưu đồ điều khiển cho ăn 48

Hình 4-11: Lưu đồ cho uống 49

Hình 4-12: Lưu đồ gửi thông tin giữa ESP và Arduino 50

Hình 4-13: Giao diện phần mềm Arduino 50

Hình 4-14: Cài đặt Arduino bước 2 51

Hình 4-15: Cài đặt Arduino bước 3 52

Hình 4-16: Cài đặt Arduino bước 5 52

Hình 4-17: Lưu đồ hoạt động của ESP 53

Hình 4-18: Giao diện phần mềm Visual Studio 54

Hình 4-19: Tải và chạy file.exe 55

Hình 4-20: Cài đặt Visual Studio 55

Hình 4- 21: Cài đặt Visual Studio bước 3 56

Hình 4-22: Cài đặt Android Studio bước 1 57

Hình 4-23: Cài đặt Android Studio bước 2 57

Hình 4-24: Cài đặt Visual Studio bước 3 58

Hình 4-25: Cài đặt Android Studio bước 4 58

Hình 4-26: Cài đặt Visual Studio bước5 59

Hình 4-27: Tạo project mớit rong Android 59

Hình 4-28: Tạo project mới trong Android 60

Hình 4-29: Chọn màn hình 61

Hình 4-30: Chọn phiên bản Android 61

Hình 4-31: Đặt tên cho màn hình 62

Hình 4-32: Chọn thiết bị để nạp chương trình 62

Hình 5-1: Sản phẩm thi công 64

Hình 5-2: Giao diện App Chính 65

Hình 5-3: Giao diện web FireBase 66

Hình 5-4: Bảng điều khiển hoạt động 67 Hình 5-5: Màn hình LCD 20x4 hiển thị 67 Hình 5-6: Bảng làm việc khi nết nối Arduino 68

viii

LIỆT KÊ BẢNG

Bảng 2-1: Chức năng của các chân màn hình LCD 20x4 6 Bảng 2-2: Bảng tần số hoạt động 8 Bảng 4-1: Danh sách linh kiện 38

Lý Trang Trại Heo

Hệ thống có khả năng gửi nhận thông tin, lưu thông tin vào thẻ Tag RFID, nhận lệnh từ điện thoại, cảm biến và thời gian để điều khiển các thiết bị trong mô hình trang trại heo như đèn, quạt, dọn vệ sinh, tắm cho heo, cho ăn và có thể giám sát các hoạt động trên web FireBase

Với đề tài này, nhóm hi vọng sẽ làm cơ sở nghiên cứu cho các nhóm sau có thể

mở rộng, phát triển nữa Nếu được điều chỉnh tốt, ý tưởng này kết hợp với mô hình trang trại heo thực tế với quy mô lớn sẽ trở thành một hệ thống lớn đáp ứng nhu cầu điều khiển, quản lý tất cả các thiết bị trong trang trại heo một cách hiện đại, nâng cao đời sống tiện ích trong chăn nuôi

Hiện nay, việc đưa máy móc, công nghệ hiện đại vào sản suất nông nghiệp trên thế giới rất phổ biến, đặt biệt là các nước phát triển Tuy nhiên, so với thế giới ngành nông nghiệp nước ta còn khá lạc hậu, trong đó có chăn nuôi, mô hình sản xuất nhỏ lẻ, ít ứng dụng khoa học, công nghệ hiện đại vào sản xuất, dẫn đến năng suất thấp, chất lượng kém Chính vì vậy, nhằm góp phần đưa công nghệ kĩ thuật áp dụng vào chăn nuôi trong nước nhiều hơn, ứng dụng được thực tế hơn nên nhóm đã quyết định làm đề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG VÀ QUẢN LÝ TRANG TRẠI HEO

Ở những đề tài trước chỉ dừng lại ở việc quản lí vật nuôi nhờ vào RFID mà chưa kết hợp được việc quản lí và chăn nuôi Đối với đề tài này, nhóm sẽ kết hợp giữa quản

lí và chăn nuôi, đồng thời sử dụng điện thoại để quản lí từ xa, từ đó có thể xử lý các trục trặc, sự cố

1.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

Thiết kế, thi công được mô hình quản lí trang trại nuôi heo gồm các mục tiêu cụ thể:

 Thiết kế, thi công được phần cứng của mạch điều khiển

 Viết được phần mềm điều khiển arduino mega 2560, điều khiển hệ thống cho

ăn, uống tự động, điều khiển được hệ thống tắm, dọn vệ sinh tự động, điều khiển được hệ thống làm mát tự động cho heo, mái che cho chuồng trại

 Viết được phần mềm giao tiếp giữa arduino mega 2560 và máy tính, điện thoại

 Viết được phần mềm C# quản lí thông tin của heo

 Viết được ứng dụng android nhận thông tin và cảnh báo của trang trại heo

1.3 NỘI DUNG THỰC HIỆN

 Nội dung 1: Giao tiếp Module ESP-12 8266 với Arduino Mega 2560

 Nội dung 2: Lưu thông tin trên thẻ Tag của Module RFID, thiết lập giao diện C# trên Visual Studio

 Nội dung 3: Điều khiển các thiết bị theo cảm biến và thời gian thực

 Nội dung 4: Thiết kế và lập trình ứng dụng trên Android Studio và điều khiển thiết bị qua điện thoại

 Nội dung 5: Hiển thị thông tin trên web FireBase

 Nội dung 6: Thiết kế mô hình sản phẩm

 Nội dung 7: Đánh giá kết quả thực hiện

1.4 GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI

 Sử dụng vi điều khiển arduino mega 2560 để điều khiển

 Chỉ thiết kế mô hình giám sát nhỏ trong trang trại nuôi heo

 Chỉ sử dụng động cơ DC để điều khiển mái che, để mô phỏng mô hình trang trại

 Chỉ sử dụng động cơ bước, đông cơ DC để điều khiển hệ thống cho ăn, uống tự động phù hợp mô hình nhỏ

 Chỉ có thể giám sát trang trại bằng thời gian thực, điện thoại thông qua phần mềm Android Studio

 Chỉ sử dụng điều khiển các hệ thống cho ăn, uống, dọn vệ sinh, tắm rửa, làm mát và mái che một cách tự động cho trang trại quy mô nhỏ, số lượng 5 con

1.5 BỐ CỤC ĐỒ ÁN

 Chương 1: Tổng Quan

 Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết

 Chương 3: Tính Toán Và Thiết Kế Hệ Thống

 Chương 4: Thi Công Hệ Thống

 Chương 5: Kết Quả, Nhận Xét, Đánh Giá

 Chương 6: Kết Luận và Hướng Phát Triển

Chương 1: Tổng Quan

3

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP Y SINH

Chương này trình bày vấn đề dẫn nhập, lý do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung nghiên cứu, các giới hạn và bố cục đồ án

Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết

Giới thiệu các linh kiện, thiết bị sử dụng thiết kế hệ thống, các chuẩn truyền,

giao thức

Chương 3: Tính Toán Và Thiết Kế Hệ Thống

Tính toán thiết kế, đưa ra sơ đồ nguyên lí của hệ thống

Chương 4: Thiết Kế Hệ Thống

Thiết kế hệ thống, lưu đồ, đưa ra giải thuật và chương trình

Chương 5: Kết Quả, Nhận Xét, Đánh Giá

Đưa ra kết quả đạt được sau một thời gian nghiên cứu, một số hình ảnh của hệ

thống, đưa ra những nhận xét, đánh giá toàn bộ hệ thống

Chương 6: Kết Luận và Hướng Phát Triển

Trình bày những kết luận về hệ thống những phần làm rồi và chưa làm, đồng

thời nếu ra hướng phát triển cho hệ thống

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 QUY TRÌNH HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG

Mạch được điều khiển bởi Module Arduino Mega 2560 đóng vai trò điều khiển trung tâm, Arduino điều khiển tiếp nhận giao tiếp với các module khác trong đề tài như: Module RFID MFRC522, WifiEsp V1, Cảm biến mưa, Cảm biến siêu âm, Cảm biến cân nặng, Module L298, Động cơ DC, LCD 20x4, Cảm biến nhiệt độ Sự kết hợp của các thiết bị sẽ tạo nên một hệ thống quản lý heo một cách tốt nhất, hiện đại hơn

2.2 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG

2.2.1 TỔNG QUAN ARDUINO MEGA 2560

a Giới thiệu Board Arduino Mega [7]

Arduino Mega2560 là một vi điều khiển bằng cách sử dụng ATmega2560 Arduino Mega2560 khác với tất cả các vi xử lý trước giờ vì không sử dụng FTDI chip điều khiển chuyển tín hiệu từ USB để xử lý Thay vào đó, nó sử dụng ATmega16U2 lập trình như là một công cụ chuyển đổi tín hiệu từ USB Ngoài ra, Arduino Mega2560

cơ bản vẫn giống Arduino Uno R3, chỉ khác số lượng chân và nhiều tính năng mạnh

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

Hình 2-1: Board Arduino Mega 2560

b Thông số kỹ thuật:

5

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP Y SINH

 Vi điều khiển chính: ATmega2560

 IC nạp và giao tiếp UART: ATmega16U2

 Nguồn nuôi mạch: 5VDC từ cổng USB hoặc nguồn ngoài cắm từ giắc tròn

DC (khuyên dùng 7-9VDC để đảm bảo mạch hoạt động tốt Nếu bạn cắm 12V thì IC ổn áp rất dễ chết và gây hư hỏng mạch)

 Số chân Digital : 54 (có 15 chân PWM)

 Số chân Analog: 16

 Giao tiếp UART: 4 bộ UART

 Giao tiếp SPI: 1 bộ (chân 50 đến 53) dùng với thư viện SPI của Arduino

 Giao tiếp I2C: 1 bộ

có nghĩa là có 4 hàng, mỗi hàng có 20 kí tự Màn hình LCD 20x4 sử dụng IC Driver HD44780 Hỗ trợ giao tiếp dữ liệu 4bits và 8bit có khả năng hiển thị 4 dòng mỗi dòng

20 ký tự màn hình có độ bền cao màn hình LCD 20x4 bao gồm bộ điểu khiển và các vùng nhớ

b Cấu tạo màn hình LCD 20x4

Được cấu tạo gồm 14 chân: Các chân cấp nguồn Chân số 1 là chân nối mass(0V), chân thứ 2 là chân VDD nối với nguồn 5V Chân thứ 3 thường được nối với contrast thường nối với biến trở Các chân điều khiển chân số 4 là chân RS dùng để điều khiển lựa chọn thanh ghi Chân RW dùng để quá trình đọc và ghi Chân E là chân cho phép

các chân dữ liệu D7-D0: Chân số 7 đến chân số 14 là 8 chân dùng để trao đổi giữa thiết

bị và LCD

c Chức năng và thông số hoạt động của LCD 20x4

Bảng 2-1: Chức năng của các chân màn hình LCD 20x4

CHÂN

CẤU HÌNH

CHỨC NĂNG

RS=1chọn thanh ghi giữ liệu

Hình 2-2: Màn hình LCD 20x4

7

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP Y SINH

Các thông số hoạt động và giới hạn:

- Có 3 vùng nhớ nội bộ: Bộ nhớ DDRAM Bộ nhớ phát ký tự ROM- CGROM bộ nhớ phát ký tự RAM-CGRAM

- Khả năng hiển thị 20 ký tự mỗi hàng gồm 4 dòng

- Giao tiếp 4bits hoặc 8bits.

2.2.3 GIỚI THIỆU MODULE RFID MFRC522

a Tổng quan về Module MFRC522 [7]

Module RFID MFRC522 với mức giá rẻ và thiết kế nhỏ gọn module này là sự lựa chọn hàng đầu cho các ứng dụng về đọc ghi thẻ RFID.Module MFRC522 đƣợc sử dụng trong đồ án với mục đích kiểm soát đóng mở cửa bằng giao thức giữa thẻ Tag và Module MFRC522, đƣợc kết nối ới Arduino UNO Thẻ Tag giao tiếp với Module MFRC522 đƣợc chấp nhận (là thẻ đúng), Module sẽ chuyển thông tin sang Arduino xử

lý thực hiện tác vụ yêu cầu đã lập trình sẵn (ở đây là đóng mở cửa) Đầu đọc MFRC522 sử dụng IC MFRC522 của Philip dùng để đọc và ghi dữ liệu cho thẻ NFC tần số 13.56 MHZ

b Chức năng chân và thông số kỹ thuật

Tần số hoạt động:

Tần số hoạt động là tần số điện từ mà thẻ tag dùng để giao tiếp hoặc thu được năng lượng Phổ điện từ mà RFID thường hoạt động là tần số thấp (LF), tần số cao (HF), siêu cao tần (UHF) và vi sóng (Microwave) Vì hệ thống RFID truyền đi bằng sóng điện từ, chúng cũng được điều chỉnh như thiết bị radio Hệ thống RFID không được gây cản trở các thiết bị khác, bảo vệ các ứng dụng như radio cho các dịch vụ khẩn cấp hoặc truyền hình

Tên Khoảng tần số Tần số ISM

40.680 MHz UHF 300 MHz-3 GHz 433.920 MHz, 869 MHz, 915 MHz

Vi sóng

(Microwave)

> 3 GHz 2.45 Hz, 5.8 GHz, 24.125 GHz

Chức năng chân:

- SDA (CS): Chân lựa chọn chip khi giao tiếp SPI (kích hoạt mức thấp)

- SCK: Chân xung trong chế độ SPI

- MOSI (SDI): Master data out - slave in trong chế độ giao tiếp SPI

- MISO (SDO): Master data in – slave out trong chế độ giao tiếp SPI

Bảng 2-2: Bảng tần số hoạt động

- Khoảng cách hoạt động: 0 ~60mm (mifare1 card)

- Giao tiếp: SPI, I2C, UART

- Tốc độ truyền dữ liệu: tối đa 10Mbit/s

- Các loại Card RFID (tag) hỗ trợ: mifare1 S50, mifare1 S70, mifare UltraLight, mifare Pro, mifare Desfire

- Kích thước: 40mm x 60 mm

Thông số thẻ Tag RFID:

Hình 2-5: Thông số thẻ Tag

2.2.4 TỔNG QUAN MODULE ESP8266

a Giới thiệu Module ESP8266 [7]

Khối gửi-nhận dữ liệu dùng để gửi giá trị lên database để lưu trữ và nhận giá trị

từ database Ngày nay có nhiều module có thể thực hiện việc này như Esp8266 v1, Esp8266 v12, Esp32, Esp8266 NodeMCU… Esp8266v1, Esp8266 v12, Esp8266 Node MCU thì tương tự nhau về mặt lập trình Điểm khác giữa Esp8266 v12, Esp8266 Node MCU và Esp8266 v1 là Esp8266 v12, Esp8266 Node MCU có thêm nhiều chân GPIO để mở rộng việc điều khiển

b Các thông số kỹ thuật

- Wifi 802.11 b/g/n

- Wi-Fi Direct (P2P), soft-AP

- Tích hợp giao thức TCP / IP stack

- Tích hợp TR chuyển đổi, balun, LNA, bộ khuếch đại và phù hợp với mạng

- PLLs tích hợp, quản lý, DCXO và các đơn vị quản lý điện năng

- Công suất đầu ra 19.5dBm ở chế độ 802.11b

- Tích hợp công suất thấp 32-bit CPU có thể được sử dụng như là bộ vi xử lý ứng dụng

- SDIO 1.1 / 2.0, SPI, UART

11

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP Y SINH

Hình 2-7: Sơ đồ chân và sơ đồ kết nối

Thông số phần cứng

 32-bit RISC CPU: Tensilica Xtensa LX106 running at 80 MHz

 Hổ trợ Flash ngoài từ 512KiB đến 4MiB

 64KBytes RAM thực thi lệnh

 96KBytes RAM dữ liệu

 64KBytes boot ROM

 Chuẩn wifi EEE 802.11 b/g/n, Wi-Fi 2.4 GHz Tích hợp TR switch, balun, LNA, khuếch đại công suất và matching network Hổ trợ WEP, WPA/WPA2, Open network

2.2.5 GIỚI THIỆU MODULE L298

a Giới thiệu Module L298 [7]

Module cầu H sử dụng IC L298 là một Module phổ biến và thông dụng, được ứng dụng rất nhiều vào các sản phẩm: điều khiển xe robot, điều khiển cánh tay robot, điều khiển động cơ bước động cơ DC Cung cấp điện áp cho hoạt động của động cơ

DC hay động cơ bước loại vừa Trong đề tài này Module L298 được Arduino điều khiển cho việc đóng mở cửa sử dụng động cơ DC

 Nguyên lý hoạt động

- Bốn chân INPUT: IN1, IN2, IN3, IN4 được nối lần lượt với các chân 5, 7, 10,

12 của IC L298 Đây là các chân nhận tín hiệu điều khiển

- Bốn chân OUTUT: OUT1, OUT2, OUT3, OUT4 (tương ứng với các chân INPUT) được nối với các chân 2, 3, 13, 14 của IC L298

- Hai chân ENA và ENB dùng để điều khiển mạch cầu H trong IC L298 Nếu ở mức logic “1” (nối với nguồn 5V) cho phép mạch cầu H hoạt động, nếu ở mức logic “0” thì mạch cầu H không hoạt động

- Khi ENA = 0: Động cơ không quay với mọi đầu vào

- Khi ENA = 1:

Hình 2-8: Module L298

Hình 2-9: Sơ đồ chân Module L298

13

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP Y SINH

+ INT1 = 1; INT2 = 0: Động cơ quay thuận

+ INT1 = 0; INT2 = 1: Động cơ quay nghịch

+ INT1 = INT2: Động cơ dừng ngay tức thì

- Với ENB cũng tương tự với INT3, INT4

 Sơ đồ chân và chức năng của Module L298

- +5V: cấp nguồn VDC

- +12V: cấp nguồn 12 VDC

- GND: chân âm hay nối đất

- Output A, Output B: chân kết nối với động cơ

- Enable A: chân cho phép động cơ hoạt động, hoặc dùng chân này để điều khiển tốc độ động cơ bằng cách điều xung PWM, A Enable cho ngõ ra Output

A, B Enable cho ngõ ra Output B

- Logic Input: gồm các chân IN1, IN2, IN3, IN4 cặp IN1 và IN2 dùng để điều khiển Output A cho phép động cơ quay và đảo chiều động cơ, tương tự cho cặp IN3, IN4 cho Output B

 Thông số kỹ thuật Module L298:

- Điện áp điều khiển: +5 V ~ +12 V

- Dòng tối đa cho mỗi cầu H là: 2A (=>2A cho mỗi motor)

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

- Dòng của tín hiệu điều khiển: 0 ~ 36mA

- Công suất hao phí: 20W (khi nhiệt độ T = 75 độ C)

- Nhiệt độ cho phép: -25 đến +130 độ C

b Động cơ DC

Để phù hợp với mô hình nên nhóm chọn động cơ DC (3.7V-12V) Động cơ DC

này được điều khiển trực tiếp bởi Module L298 để điều khiển mái che đóng mở

Hình 2-10: Động cơ DC

c Nút nhấn

Nút nhấn hành trình này, dùng để tác động cho dừng lại khi mái che, van thức ăn

và van nước uống khi đóng hoặc mở, và nút nhấn 4 chân dùng để điều khiển trạng thái hiển thị LCD

Hình 2- 12: Nút nhấn 4 chân

2.2.6 CẢM BIẾN MƯA [7]

Mạch cảm biến mưa gồm 2 bộ phận:

 Bộ phận cảm biến mưa được gắn ngoài trời

 Bộ phận điều chỉnh độ nhạy cần được che chắn

Hình 2- 13: Cảm biến mưa

Nguyên lí hoạt động :

Hình 2- 11: Nút nhấn hành

trình

15

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP Y SINH

Mạch cảm biến mưa hoạt động bằng cách so sánh hiệu điện thế của mạch cảm biến nằm ngoài trời với giá trị định trước (giá trị này thay đổi được thông qua 1 biến trở màu xanh) từ đó phát ra tín hiệu đóng ngắt rơ le qua chân D0 Vì vậy, chúng ta dùng một chân digital để đọc tín hiệu từ cảm biến mưa

Khi trời không mưa chân D0 của module cảm biến sẽ được giữ ở mức cao (5V) Khi có nước trên bề mặt cảm biến có nước, đèn LED màu đỏ sẽ sáng lên, chân D0 được kéo xuống thấp (0V)

2.2.7 CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ -ĐỘ ẨM [7]

Khối đo nhiệt độ -độ ẩm: có chức năng đo nhiệt độ và độ ẩm Hiện nay có rất nhiều loại cảm biến có thể làm được chức năng này như LM35, DS18B20, DHT11, DHT22…

 Cảm biến DHT11, DHT22: Là cảm biến sử dụng một dây để truyền nhận dữ liệu, có thể đo được cả nhiệt độ lẫn độ ẩm, cảm biến được cấp nguồn từ 3V - 5V, dòng sử dụng 2.5mA max (khi truyền dữ liệu) Sơ đồ chân của DHT11 như hình sau:

 Gửi tin hiệu muốn đo (Start) tới DHT11, sau đó DHT11 xác nhận lại

 Khi đã giao tiếp được với DHT11, Cảm biến sẽ gửi lại 5 byte dữ liệu và nhiệt

độ đo được

2.2.8 CẢM BIẾN ĐO THỜI GIAN [7]

Chức năng của Realtime là 1 con chip thời gian thực, thời gian thực với ý nghĩa tuyệt đối là giờ, phút giây…

Hình 2-15: Sơ đồ chân Realtime

X1, X2: Là 2 chân kết nối thạch anh 32,768 Khz làm nguồn giao động cho chip VBAT: Cực dương của nguồn pin 3V nuôi chip

GND: Chân mass chung cho cả pin 3V và Vcc

Vcc: Nguồn cho giao diện I2C, thường là 5V

SQW/OUT: Một ngõ phụ tạo xung vuông, tần số có thể lập trình được

SCL và SDA: Là 2 đường truyền xung nhịp và dử liệu của giao diện I2C

17

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP Y SINH

Hình 2-16: Module Realtime

.

Hình 2-17: Sơ đồ nguyên lý Realtime

2.2.9 CẢM BIẾN SIÊU ÂM [7]

Cảm biến khoảng cách siêu âm HC-SR04 đƣợc sử dụng rất phổ biến để xác định khoảng cách vì rẻ và chính xác Cảm biến sử dụng sóng siêu âm và có thể đo khoảng cách trong khoảng từ 2 đến 300 cm, với độ chính xác gần nhƣ chỉ phụ thuộc vào cách lập trình

Hình 2- 18: Cảm biến siêu âm

Cảm biến HC-SR04 có 4 chân là: Vcc, Trig, Echo, GND

Nguyên lí hoạt động:

Để đo khoảng cách, ta sẽ phát 1 xung rất ngắn (5 microSeconds-US) từ

chân Trig Sau đó, cảm biến sẽ tạo ra 1 xung HIGH ở chân Echo cho đến khi nhận lại

được sóng phản xạ ở chân này Chiều rộng của xung sẽ bằng với thời gian sóng siêu

âm được phát từ cảm biển và quay trở lại

Tốc độ của âm thanh trong không khí là 340 m/s (hằng số vật lý), tương đương với 29,412 microSeconds/cm (106

/ (340*100)) Khi đã tính được thời gian, ta sẽ chia cho 29,412 để nhận được khoảng cách

2.2.10 GIỚI THIỆU FIREBASE [8]

Firebase là một nền tảng ứng dụng di động và web với các công cụ và hạ tầng được thiết kế để giúp các lập trình viên xây dựng các ứng dụng chất lượng cao Thay vì trực tiếp cung cấp các ứng dụng, họ cung cấp các dịch vụ nền tảng cho các lập trình viên, sử dụng để xây dựng ứng dụng cũng như hỗ trợ các bạn tối ưu hóa, tối đa hóa ứng dụng của mình Với nhiều dịch vụ chất lượng cao đi kèm mức giá phải chăng, Firebase

đã và đang, không chỉ là sự lựa chọn hàng đầu cho các lập trình viên đơn thân (single dev) hay các công ty khởi nghiệp (start ups), mà các công ty, tổ chức lớn có tên tuổi cũng sử dụng để xây dựng các tính năng, các chương trình mới, cũng như chuyển đổi các dịch vụ trước đây sang hệ thống của Firebase

Truy cập Firebase theo đường dẫn : https://firebase.google.com/ để đăng nhập

vào Firebase

19

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP Y SINH

Hình 2- 19: Giao diện FireBase

2.2.11 GIỚI THIỆU MODULE RELAY (RƠ-LE)

a Giới thiệu [7]

Relay là một loại linh kiện điện tử thụ động rất hay gặp trong các ứng dụng thực

tế Khi bạn gặp các vấn đề liên quan đến công suất và cần sự ổn định cao, ngoài ra có thể dễ dàng bảo trì

Relay là một công tắc (khóa K) nhƣng khác với công tắc ở một chỗ cơ bản, rơ-le đƣợc kích hoạt bằng điện thay vì thao tác bằng tay Rơ-le đƣợc dùng làm công tắc điện

tử, nó có 2 trạng thái: đóng và mở

b Các loại Relay và thông số kỹ thuật

Có 2 loại Module Relay: Module Relay đóng ở mức thấp (nối cực âm vào chân tín hiệu rơ-le sẽ đóng), Module Relay đóng ở mức cao (nối cực dương vào chân tín hiệu rơ-le sẽ đóng) Nếu so sánh giữa 2 Module Relay có cùng thông số kỹ thuật thì hầu hết mọi linh kiện của nó đều giống nhau, chỉ khác nhau ở chỗ transistor của mỗi module Chính vì cái transistor này nên mới sinh ra 2 loại Module Relay này (có 2 loại transistor là NPN - kích ở mức cao, và PNP - kích ở mức thấp)

Hình 2- 21: Module Relay mức thấp

Thông số kỹ thuật Module Relay

1 10A - 250VAC: Cường độ dòng điện tối đa qua các tiếp điểm của relay với hiệu điện thế <= 250V (AC) là 10A

2 10A - 30VDC: Cường độ dòng điện tối đa qua các tiếp điểm của relay với hiệu điện thế <= 30V (DC) là 10A

Hình 2-20: Module Relay Mức Cao

21

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP Y SINH

3 10A - 125VAC: Cường độ dòng điện tối đa qua các tiếp điểm của relay với hiệu điện thế <= 125V (AC) là 10A

4 10A - 28VDC: Cường độ dòng điện tối đa qua các tiếp điểm của relay với hiệu điện thế <= 28V (DC) là 10A

5 SRD-05VDC-SL-C: Hiện điện thế kích tối ưu là 5V

2.3 GIỚI THIỆU CÁC CHUẨN GIAO THỨC:

2.3.1 SƠ LƯỢC VỀ GIAO TIẾP USART:[10]

Thuật ngữ USART trong tiếng anh là viết tắt của cụm từ: Universal Synchronous

& Asynchronous serial Receiver and Transmitter, nghĩa là truyền nhận nối tiếp động

bộ và bất đồng bộ

a Truyền thông nối tiếp đồng bộ:

Trong truyền đồng bộ, mọi thiết bị dùng một xung được phát ra bởi một thiết bị hoặc từ một nguồn xung ngoài Xung có thể có một tần số cố định hoặc có thể chốt tại những khoảng thời gian không đều Mọi bit truyền đi được đồng bộ với xung Nói cách khác, mỗi bit được truyền đi là dựa vào sự chuyển đổi của xung Nơi nhận dùng sự chuyển đổi xung để quyết định khi nào đọc mỗi bit truyền tới Ví dụ, nơi nhận có thể chốt dữ liệu nhận trong cạnh lên hay cạnh xuống, hoặc là phát hiện mức logic ở mức cao hoặc thấp Định dạng đồng bộ dùng các cách khác nhau để bắt đầu và kết thúc việc truyền dữ liệu, bao gồm bit Start và bit Stop và tín hiệu lựa chọn chip

b Truyền thông nối tiếp bất đồng bộ:

Khác với cách truyền đồng bộ, truyền thông “không đồng bộ” chỉ cần một đường truyền cho một quá trình “Khung dữ liệu” đã được chuẩn hóa bởi các thiết bị nên không cần đường xung nhịp báo trước dữ liệu đến Ví dụ 2 thiết bị đang giao tiếp với nhau theo phương pháp này, chúng đã được thỏa thuận với nhau rằng cứ 1ms thì sẽ

có 1 bit dữ liệu truyền đến, như thế thiết bị nhận chỉ cần kiểm tra và đọc đường truyền mỗi mili-giây để đọc các bit dữ liệu và sau đó kết hợp chúng lại thành dữ liệu có ý nghĩa Truyền thông nối tiếp không đồng bộ vì thế hiệu quả hơn truyền thông đồng bộ (không cần nhiều lines truyền) Tuy nhiên, để quá trình truyền thành công thì việc tuân thủ các tiêu chuẩn truyền là hết sức quan trọng Chúng ta sẽ bắt đầu tìm hiểu các khái niệm quan trọng trong phương pháp truyền thông này

Baud rate (tốc độ Baud): Để việc truyền và nhận không đồng bộ xảy ra thành

công thì các thiết bị tham gia phải “thống nhất” nhau về khoảng thời dành cho 1 bit truyền, hay nói cách khác tốc độ truyền phải được cài đặt như nhau trước, tốc độ này gọi là tốc độ Baud Theo định nghĩa, tốc độ baud là số bit truyền trong 1 giây Ví dụ nếu tốc độ baud được đặt là 19200 thì thời gian dành cho 1 bit truyền là 1/19200 ~ 52.083us

Frame (khung truyền): Do truyền thông nối tiếp mà nhất là nối tiếp không 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 tốc 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 kiểm tra như Parity, ngoài ra số lượng các bit trong một data cũng được quy định bởi khung truyền Hình 2-18 là một ví dụ của một khung truyền theo UART, khung truyền này được bắt đầu bằng một start bit, tiếp theo

là tám bit data, sau đó là một bit parity dùng kiểm tra dữ liệu và cuối cùng là 2 bits stop

Start bit: Start là bit đầu tiên được truyền trong một frame truyền, bit này có

chức năng báo cho thiết bị nhận biết rằng có một gói dữ liệu sắp được truyền đến

Data: Data hay dữ liệu cần truyền là thông tin chính mà chúng ta cần gửi và

nhận Trong truyền thông nối tiếp UART, bit có ảnh hưởng nhỏ nhất (LSB – Least Significant Bit, bit bên phải) của data sẽ được truyền trước và cuối cùng là bit có ảnh hưởng lớn nhất (MSB – Most Significant Bit, bit bên trái)

Parity bit: Parity là bit dùng kiểm tra dữ liệu truyền đúng không (một cách tương

đối) Có 2 loại parity là parity chẵn (even parity) và parity lẻ (odd parity) Parity chẵn nghĩa là số lượng số 1 trong dữ liệu bao gồm bit parity luôn là số chẵn Ngược lại tổng số lượng các số 1 trong parity lẻ luôn là số lẻ Ví dụ, nếu dữ liệu là 10111011 nhị

Hình 2-22: Khung truyền UART

23

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP Y SINH

phân, có tất cả 6 số 1 trong dữ liệu này, nếu parity chẵn được dùng, bit parity sẽ mang giá trị 0 để đảm bảo tổng các số 1 là số chẵn (6 số 1) Nếu parity lẻ được yêu cầu thì giá trị của parity bit là 1

Stop bits: Stop bits là một hoặc các bit báo cho thiết bị nhận rằng một gói dữ liệu

đã được gởi 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

Trong truyền không đồng bộ, liên kết không bao gồm đường xung clock, bởi vì mỗi điểm đầu cuối của liên kết đã có xung cho riêng từng cái Mỗi điểm sẽ cần phải đồng ý cùng một tần số của xung clock và mọi xung clock chỉ khác nhau không nhiều Mỗi byte truyền đi bao gồm bít Start để đồng bộ với xung clock và một hoặc nhiều bit Stop cho tín hiệu kết thúc việc truyền trong mỗi một từ được truyền đi

Truyền không đồng bộ có thể dùng một trong vài cách định dạng phổ biến Phổ biến nhất là kiểu 8-N-1, nơi truyền sẽ truyền mỗi byte dữ liệu một bít Start, tiếp theo là

8 bít dữ liệu bắt đầu với bit 0 (bit có trọng số nhỏ nhất Least Significant Bit) và kết thúc với 1bit Stop Chữ N trong định dạng 8-N-1 chỉ rằng truyền dữ liệu không dùng bit chẵn lẻ Một dạng định dạng khác là bao gồm một bit chẵn lẻ giống như dạng đơn giản của kiểm soát lỗi Khi số các bit 1 trong byte là chẵn thì bit Odd Parity Bit = 1 và bit lẻ = 0 Một số dạng khác không phổ biến là dùng một số khác nhau của số bit dữ liệu Rất nhiều cổng nối tiếp hỗ trợ mọi nơi từ 5 đến 8 bit dữ liệu, cộng với bit chẵn lẻ Tốc độ số bit là số bit một giây được truyền đi hoặc là nhận về trong một đơn vị thời gian

2.3.2 SƠ LƯỢC VỀ CHUẨN SPI:

Hình 2-23: Sơ đồ truyền SPI giữa 2 thiết bị

Trong giao diện SPI có bốn tín hiệu số:

- MOSI hay SI – cổng ra của bên Master (Master Out Slave IN) Đây là chân

dành cho việc truyền tín hiệu từ thiết bị truyền đến thiết bị nhận

- MISO hay SO – cổn ra bên Slave (Master in Slave Out) Đây là chân dành cho

việc truyền dữ liệu từ Slave đến Master

- SCLK hay SCK là tín hiệu clock đồng bộ (Serial Clock) Xung nhịp chỉ được

tạo bởi Master

- CS hay SS là tín hiệu chọn vi mạch (Chip Select hoặc Slave Select) SS sẽ ở

mức cao khi không làm việc Nếu Master kéo SS xuống thấp thì sẽ diễn ra quá trình giao tiếp Chỉ có một đường SS trên mỗi Slave nhưng có thể có nhiều đường điều khiển

SS trên Master, tùy thuộc vào thiết kế của người dùng

b Nguyên lý hoạt động:

Để bắt đầu hoạt động thì kéo chân SS xuống thấp và kích hoạt clock ở cả Master

và Slave Mỗi chip Master Slave có một thanh ghi dữ liệu 8 bits Cứ mỗi của xung nhịp

do Master tạo ra trên đường giữ nhịp SCK, một bit trong thanh ghi dữ liệu của Master

Hình 2-24: Truyền SPI nhiều thiết bị

25

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP Y SINH

được truyền qua Slave trên đường MOSI, đồng thời một bit trong thanh ghi dữ liệu của chip Slave cũng được truyền qua Master trên đường MISO

Hiện tại có 4 chế độ cơ bản của SPI dựa vào cấu hình SCLK như sau:

Cực của xung giữ nhịp, phase và các chế độ hoạt động: cực của xung giữ nhịp (Clock Polarity) được gọi tắt là CPOL Đây là khái niệm dùng chỉ trạng thái của chân SCK ở trạng thái nghỉ Ở trạng thái nghỉ (Idle), chân SCK có thể được giữ ở mức cao (CPOL=1) hoặc thấp (CPOL=0) Phase (CPHA) dùng để chỉ cách mà dữ liệu được lấy mẫu (sample) theo xung giữ nhịp Dữ liệu có thể được lấy mẫu ở cạnh lên của SCK (CPHA=0) hoặc cạnh xuống (CPHA=1) Sự kết hợp của CPOL và CPHA làm nên 4 chế độ hoạt động của SPI Nhìn chungviệc chọn 1 trong 4 chế độ này không ảnh hưởng đến chất lượng truyền thông mà chỉ cốt sao cho có sự tương thích giữa Master và Slave Do 2 gói dữ liệu trên 2 chip được gởi qua lại đồng thời nên quá trình truyền dữ liệu này được gọi là “song công”

Hình 2-25: Chế độ cơ bản của SPI

Hình 2-26: Truyền gửi dữ liệu song công

2.3.3 SƠ LƯỢC VỀ CHUẨN I2C:[7]

a Khái niệm

Chuẩn giao tiếp I2C (Inter-Integrated Circuit) là một loại bus nối tiếp được phát triển bởi hãng sản xuất linh kiện điện tử Philips Ban đầu, loại bus này chỉ được dùng trong các linh kiện điện tử của Philips Sau đó, do tính ưu việt và đơn giản của nó, I2C

đã được chuẩn hóa và được dùng rộng rãi trong các Module truyền thông nối tiếp của

vi mạch tích hợp ngày nay

b Cấu tạo 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:

Hình 2-27: Sơ đồ truyền I2C

Bản chất của I2C là dữ liệu trên đường SDA chỉ được ghi nhận ở sườn lên của chân CLK Do vậy xung clock có thể không cần chính xác tốc độ là 1MHz hay 3.4Mhz Lợi dụng điểm này có thể sử dụng 2 chân GPIO để làm chân giao tiếp I2C mềm mà không nhất thiết cần một chân CLK tạo xung với tốc độ chính xác

SCL và SDA luôn được kéo lên nguồn bằng một điện trở kéo lên có giá trị xấp xỉ 4,7 KOhm (tùy vào từng thiết bị và chuẩn giao tiếp, có thể dao động trong khoảng 1KOhm đến 4.7 Kohm Chú ý rằng theo cấu hình này, một thiết bị có thể ở mức logic LOW hay cao trở nhưng ko thể ở dạng HIGH => Chính trở pull up tạo ra mức logic HIGH)

27

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP Y SINH

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ

 Thiết kế tính toán công suất máy bơm cho hồ chứa nươc

 Thiết kế tính toán kích thước ống nước dẩn lên hồ chứa nước

 Thiết kế tính toán kích thước ống nước cho hệ thống dọn vệ sinh và tắm

 Tính toán thời gian xã thức ăn cho heo

3.2 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG

3.2.1 THIẾT KẾ SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG

a Sơ đồ khối

ESP 8266 MODULE RELAY

REALTIME

CẢM BIẾN SIÊU

ÂM 2

Hình 3-1: Sơ đồ khối

b Giải thích sơ đồ khối

 Khối điều khiển và xử lý

 Sử dụng Arduino Mega 2560 là vi xử lí đƣợc dùng để tiếp nhận thông tin từ các cảm biến (cảm biến siêu âm, cảm biến mƣa, DHT11…) từ đó đƣa ra các lệnh theo nhƣ lập trình để điều khiển các thiết bị

 Nhận và thực hiện lệnh từ app android thông qua modul Esp 8266

 Gửi thông tin lên app andoid thông qua Module Esp 8266

 Giao tiếp với modul RFID, đọc và ghi thông tin lên thẻ