4.2.1. Thi công bo mạch
Các vật liệu chuẩn bị: bo đồng, giấy in, dung dịch rủa mạch(axit), bàn ủi, mỏ hàn, một thau nhựa để rửa bo đồng, kéo cắt, một bút mực lông để vẽ lại những phần giấy in in lên bo đồng bị mất, một máy khoan, một đồng hồ VOM để đo thông mạch.
Mạch in được vẽ bằng phần mềm protues 8.6.
In mạch vào giấy chuyên dụng, cắt bo đồng sao cho bằng với mạch in. Áp giấy in vào bo đồng rồi lấy bàn ủi ủi từ từ cho tới khi mạch in in lên bo đồng. Từ từ bóc giấy in ra khỏi bo đồng, để nguội.
Ngâm bo đồng trong dung dịch axit, rồi lắc đều cho tới khi phần đồng dư bị ăn mòn hết, tiến hành khoan mạch, sau đó lấy giấy nhám chùi hết phần mực in trên bo đồng.
Sơ đồ bố trí linh kiện:
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 57 Sơ đồ mạch in:
Hình 4-2 Sơ đồ bố trí linh kiện board điều khiển
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 58
STT Tên linh kiện Giá trị Số lượng Chú thích
1 Module arduino mega 2560 5V 2 ATMega2560
2 Module Lora easy sx1276 3V3 3 Lora
3 Module NodeMCU-32s 3v3 1 Wifi
4 Module sim900a 5V 1
5 Cảm biến đo dòng ACS712 5V 3 Đo dòng điện
6 Module hạ áp 12V-5V 2 Hạ áp từ 12V
xuống 5V
7 Nút nhấn 3A/220V 3
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 59 8 Role 5V 3 9 Diode 1N4007 1A 3 10 Led 1.8V 5 11 Domino 2 chân 6 12 Hang rào 8 13 Bóng đèn 220v 4 14 Transistor c1815 5V 3
Bảng 4-1 Thống kê linh kiện
4.2.2. Lắp ráp và kiểm tra
Sau khi đã khoan mạch xong, tiến hành hàn linh kiện vào bo đồng. Dùng kéo cắt hết chân linh kiện còn dư khi đã hàn xong, dùng VOM tiến hành đo thông mạch.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 60
Hình 4-6 board mạch điều khiển 2
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 61
4.3. ĐÓNG GÓI VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH
4.3.1. Đóng gói bộ điều khiển
Sau khi thi công xong mạch, nhóm tiến hành đóng gói bộ điều khiển.
Các mạch điều khiển được đặt trong hộp cao 5cm nằm bên dưới các phòng như hình sau:
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 62
4.3.2. Thi công mô hình
Mô hình được làm từ vật liệu formex, một vật liệu rất rẻ và rất dễ để cắt bằng dao. Mô hình có diện tích 40x40cm, gồm có 3 phòng.
Các vật liệu cần chuẩn bị trước: - 5 miếng formex 60X60. - Dao dọc giấy.
- Thước kẻ dùng để đo đạc.
- Giấy nhám để mài mòn các cạnh.
- Keo 502 để dán các miếng formex lại với nhau.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 63
4.4. Phần mềm lập trình cho vi điều khiển
a. Giới thiệu phần mềm lập trình arduinoIDE.
Arduino là bo mạch vi điều khiển mạch đơn được sử dụng để làm thiết bị điện tử cho các dự án đa lĩnh vực theo cách tiếp cận dễ dàng đối với người sử dụng.
Phần cứng bao gồm một bảng mạch điện tử phần cứng dạng nguồn mở được thiết từ bộ vi xử lý 8-bit Atmel AVR , hoặc 32-bit Atmel ARM. Phần mềm cho phần cứng
Hình 4-11 Biểu tượng phần mềm lập trình Hình 4-10 Mô hình sau khi trang trí
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 64 này bao gồm một trình biên dịch ngôn ngữ lập trình chuẩn và một bộ nạp khởi động, để có thể thực hiện các lệnh trên bộ vi điều khiển.
Các bảng mạch Arduino có thể được mua trước khi lắp ráp hoặc bộ dụng cụ tự-mình-làm DIY. Thông tin thiết kế phần cứng có sẵn cho những người muốn tự tay lắp ráp một bảng mạch Arduino. Người ta ước tính vào giữa năm 2011 có hơn 300.000 bộ bảng mạch Arduino chính thức đã được sản xuất thương mại.
Sơ lược lịch sử
Arduino được khởi đầu vào năm 2005 từ một dự án cho sinh viên tại Viện Thiết kế Tương tác Ivrea tại Ivrea, Italia. Tại thời điểm của chương trình đó sinh viên thường sử dụng bo mạch "BASIC Stamp" có chi phí tới 100$, xem ra là đắt đôi với sinh viên. Một trong những người sáng lập, Massimo Banzi, hiện đang là giảng viên tại Ivrea.
Một đồ án về phần cứng đã đóng góp vào một thiết kế hệ thống kết nối điện dẫn của sinh viên người Colombia tên là Hernando Barragan. Sau khi các nền tảng hệ thống điện dẫn đã được hoàn tất, các nhà nghiên cứu làm việc để làm cho hệ thống đó gọn nhẹ hơn, rẻ hơn, và có sẵn cho cộng đồng nguồn mở. Trường này cuối cùng đã đóng cửa, do đó, các nhà nghiên cứu, trong số họ là David Cuartielles, đã thúc đẩy ý tưởng phát triển về Arduino.
b. Cài đặt phần mềm arduino IDE
Bước 1: Truy cập địa chỉ http://arduino.cc/en/Main/Software/... . Đây là nơi lưu trữ cũng như cập nhật các bản IDE của Arduino. Bấm vào
mục Windows ZIPfile for non admin install như hình minh họa.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 65 Bạn sẽ được chuyển đến một trang mời quyền góp tiền để phát triển phần mềm cho Arduino, tiếp tục bấm JUSTDOWNLOADđể bắt đầu tải.
Bước 2: Sau khi download xong, các bạn bấm chuột phải vào file vừa download arduino-1.6.4-windows.zip và chọn “Extract here” để giải nén.
Hình 4-14 Nhấp vào JUST DOWNLOAD
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 66
Bước 3: Copy thư mục arduino-1.6.4 vừa giải nén đến nơi lưu trữ.
Bước 4: Chạy file trong thư mục arduino-1.6.4\ để khởi động Arduino IDE
Hình 4-15 Nhấp vào Extract Here để giải nén
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 67
c. Cài đặt driver
Để máy tính của bạn và board Arduino giao tiếp được với nhau, chúng ta cần phải cài đặt driver trước tiên.
Nếu bạn dùng Windows 8, trong một số trường hợp Windows không cho phép bạn cài Arduino driver (do driver không được kí bằng chữ kí số hợp lệ). Do vậy bạn cần vào Windows ở chế độ Disable driver signature enforcement thì mới cài được driver
Xem hướng dẫn thực hiện tại bài viết Disabling Driver Signature on Windows 8 của SparkFun.
Đầu tiên, các bạn chạy file arduino-1.6.4\drivers\dpinst-x86.exe (Windows x86) hoặc arduino-1.6.4\drivers\dpinst-amd64.exe(Windows x64). Cửa sổ “Device Driver Installation Wizard” hiện ra, các bạn chọn Next để tiếp tục.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 68 Khi có yêu cầu xác nhận cài đặt driver, chọn “Install”
Đợi khoảng 10 giây trong lúc quá trình cài đặt diễn ra …
Hình 4-18 Nhấn Install khi có yêu cầu xác nhận
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 69 Quá trình cài đặt đã hoàn tất. Bấm “Finish” để thoát.
4.4.1. Phần mềm lập trình web.
a. Giới thiệu về phần mềm lập trình Adobe Dreamweaver.
Adobe Dreamweaver là phần mềm thiết kế Web mạnh mẽ và hiệu quả. Nó hỗ trợ đầy đủ các phương tiện để bạn có thể thiết kế một trang web mà bạn thích. Trong nội dung bài viết dưới đây Taimienphi.vn sẽ hướng dẫn các bạn cách cài và sử dụng Adobe Dreamweaver.
b. Cách cài đặt phần mềm.
Hình 4-20 Nhấn finish để kết thúc
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 70
Bước 1: Trước tiên bạn cần tải phần mềm về máy. Bạn có thể tải phiên bản mới nhất của Adobe dreamweaver tại đây
Bước 2: Sau khi tải về thành công. Mở thư mục chứa, tìm đến file cài đặt. Sau đó chuột phải chọn Run as administrations
Sau đó một cửa sổ mới chương trình hiện ra, Đợi một lúc.
Hình 4-22 Chọn Run as administrator
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 71
Bước 3: Cửa sổ mới hiện ra, màn hình chào mừng và giới thiệu về Adobe dreamweaver. Bạn tiến hành chọn Accept để sang bước tiếp theo
Bước 4: Ở bước này nếu bạn có key để sử dụng Adobe dreamweaver thì điền vào mục Provide a serial number, Nếu bạn muốn sử dụng Adobe dreamweaver ở phiên bản dùng thử thì chọn Install this product a trial, Chọn ngôn ngữ sử dụng (thường là English) Sau đó Next để sang bước tiếp
Hình 4-25 Nhấn NEXT để tiếp tục Hình 4-24 Nhấn ACCEPT
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 72
Bước 5: Nhìn sang bên phải bạn cài thêm các chương trình bổ sung khác như adobe air, adobe media player.... Nếu không muốn cài thêm các chương trình này bạn chỉ cần bỏ tích. Ở mục Location chọn nơi để cài Adobe dreamweaver tốt nhất nên để mặc định. Sau khi đặt các tùy chọn xong nhấn Install để bắt đầu cài đặt chương trình vào máy.
Bước 6: Ở bước này bạn phải đợi khá lâu cho tới khi chương trình chạy xong. Sau khi quá trình hoàn tất nhấn Done
Hình 4-27 Nhấn INSTAL để cài đặt
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 73
c. Hướng dẫn sử đụng phần mềm.
Bước 1: Mở Adobe dreamweaver lên có giao diện như hình dưới
Bước 2: Bạn vào File chọn New..
Hình 4-29 Giao diện khi mở DW
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 74
Bước 3: Trong mục Create New bạn chọn ngôn ngữ thiết Web ( HTML, PHP, CSS, Java, XML, ...) Ở đây Taimienphi chọn HTML
Bước 4: Khung soạn thảo hiện thị ra cho bạn viết Code.
- Tab Code: Viết các lệnh Code
- Tab Split: Chế độ xem 2 cột, một bên là mã code một bên là thiết kế
- Design: Xem thiết kế
Hình 4-31 Nhấp chọn New để tạo file mới
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 75
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 76
4.5. LƯU ĐỒ HỆ THỐNG
4.5.1. Lưu đồ điều khiển từ web server và tin nhắn điện thoại.
Bắt Đầu
Khởi tạo Lora,SIM,cài đăt các thông số.
S
Đ
Kiểm tra có tin nhắn hợp lệ
Xử lý dữ liệu trong tin nhắn.Gửi dữ liệu lên Webserver
Gửi dữ liệu từ webserver đến các board điều khiển
Nhận dữ liệu phản hồi từ các board con. Gửi lên Webserver
Kết Thúc
Hình 4-33 Lưu đồ điều khiển từ web server và Sim 900
Giải thích lưu đồ:
Đầu tiên khởi tạo các thông số cho Lora, Sim900 và ESP32. Tiếp theo gọi hàm kiểm tra tin nhắn hợp lệ gửi đến. Nếu có tin nhắn gửi đến sẽ đọc dữ liệu từ tin
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 77 nhắn, xử lý và gửi dữ liệu điều khiển đó lên Webserver. Sau đó chuyển đến bước đọc dữ liệu từ web xuống và gửi dữ liệu đó đến các board điều khiển con (nếu không có tin nhắn gửi đến cũng sẽ chuyển đến bước này). Tiếp theo chờ nhận dữ liệu phản hồi từ các board con và cập nhật dữ liệu đó lên web.
4.5.2. Lưu đồ điều khiển từ các board con.
Bắt Đầu
Khởi tạo Lora,serial port Arduino.
Đọc và xử lý dữ liệu từ Board TT gửi đến
Kiểm tra và gửi trạng thái hoạt động của thiết
bị lên board TT
Kết Thúc
Hình 4-34 Lưu đồ điều khiển của các board con
Giải thích lưu đồ:
Đầu tiên khởi tạo các thông số cho Arduino Mega và Lora. Tiếp theo gọi hàm chờ nhận dữ liệu từ board điều khiển trung tâm. Khi có dữ liệu từ board trung tâm điều khiển gửi xuống, đọc và xử lý dữ liệu này, cụ thể là bật tắt trạng thái thiết bị theo dữ liệu nhận được. Sau khi bật tắt trạng thái thiết bị, ta đọc giá trị cảm biến dòng đo được của các thiết bị, và xử lý giá trị đó để xác định trạng thái thiết bị có hoạt động hay không. Sau đó gửi trạng thái thiết bị đến board trung tâm.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 78
4.6. VIẾT TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG, THAO TÁC 4.6.1. Viết tài liệu hướng dẫn sử dụng 4.6.1. Viết tài liệu hướng dẫn sử dụng
Bước 1: cấp nguồn cho hệ thống, hệ thống sử dụng nguồn là 220V AC, khi cấp nguồn thì đèn báo hiệu có điện sáng lên.
Bước 2:
Nếu có wifi, thì ta đăng nhập vào trang http://dsproject2018.xyz với tài khoản là ADMIN, mật khẩu: ADMIN. Sau đó vào cửa sổ Điều Khiển để điều khiển thiết bị theo ý muốn ( sau khi tương tác, sau 5-10s thì thiết bị sẽ đáp ứng), vào cửa sổ
Quản Lý Dữ Liệu để kiểm tra trạng thái mà người dùng đã điều khiển, vào cửa sổ
Trạng Thái Thiết Bị để kiểm tra trạng thái thực tế của các thiết bị ( sẽ cập nhật sau 30s-1 phút tính từ thời điểm điều khiển), vào cửa sổ Thông Tin Sinh Viên để xem thông tin sinh viên thực hiện đề tài.
Nếu không có wifi,thì điện thoại sẽ có cảnh báo được gửi về từ module sim, ta gửi tin nhắn với cú pháp xyz, , X là trạng thái của đèn phòng 1, Y là trạng thái của đèn phòng 2, Z là trạng thái của đèn phòng 3. Có 2 trạng thái của đèn là B( cho đèn sáng) và T ( cho đèn tắt)
4.6.2. Quy trình thao tác
Cấp nguồn
Chế độ wifi Chế độ gửi tin nhắn
Đăng nhập vao tranghttp:// dsproject2018.xyz
Đợi modul sim hoạt động ổn định
Tương tác trên giao diện để điều khiển
Gửi tin nhắn để điều khiển
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 79 Sau khi cấp nguồn, hệ thống sẽ có 2 chế độ hoạt động:
+ Khi có wifi: ta truy cập vào trang http://dsproject2018.xyz và đăng nhập với tài khoản là: ADMIN, password là: ADMIN. Sau đó tùy ý điều khiển và giám sát hệ thống thông qua trang quản lý dữ liệu và trang trạng thái hoạt động.
+ Khi không có wifi: ta sử đụng điện thoại di động nhắn tin tới module sim tới theo đúng cú pháp để điều khiển.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 80
CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ 5.1. GIỚI THIỆU
Chương này trình bày kết quả của cả quá trình nghiên cứu làm đề tài trong thời gian 15 tuần, đồng thời là các nhận xét, đánh giá về đề tài.
5.2. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC.
Qua quá trình ngiên cứu về đề tài, nhóm thấy đề tài có khả năng ứng dụng vào thực tiễn cao, đáp ứng được với những yêu cầu cuộc sống hiện đại ngày nay. Là một nguồn tài liệu để các sinh viên khóa sau tham khảo và phát triển lên với nhiều chức năng mạnh mẽ hơn. Qua đó nhóm cũng bổ sung được những kiến thức hay và bổ ích.
5.2.1. Biết được cách viết một trang web server.
Lĩnh vực IOT đang ngày càng được ứng dụng rộng rãi, nên việc lập trình viết web là hêt sức cần thiết. Sau thời gian nghiên cứu, nhóm đã biết cách viết một trang giao diện đơn giản để điều khiển, có thể giám sát trạng thái hoạt động của các thiết bị qua một trang cơ sở dữ liệu được hiển thị trên giao diện.
5.2.2. Biết được cách lập trình với module NodeMCU-32s.
Module NodeMCU-32S là một module mới và chưa được sủ dụng nhiều.Nó được tích hợp them nhiều chức năng như Bluetooth, bộ nhớ, cảm biến nhiệt độ ...Qua nghiên cứu thì nhóm đã biết cách truyền và nhận dữ liệu giữa module nodeMCU-32s với web server thông qua wifi.
5.2.3. Biết được cách truyền-nhận dữ liệu giữa nhiều board Lora.
Với công nghệ truyền dữ liệu Lora, chúng ta có thể truyền nhận dữ liệu giữa 2 hoặc nhiều board lora với khoảng cách lên đến 10km mà công suất tiêu thụ là rất