Chuẩn bị vật liệu: Một cây thước, một cây kéo, một dao cắt mạch, một bàn ủi quần áo, giấy nhám làm nhám board đồng để mực dễ dính vào, một cây bút vẽ mạch để vẽ lại đường mạch nếu trong quá trình ủi bị đứt đường mạch, chì hàn, một mỏ hàn, một bộ khoan, thuốc rửa mạch (axit), nhựa thông để làm cho mạch in bóng và chống oxi hóa cho lớp đồng, chậu rửa, một kìm bấm chân linh kiện, một VOM để đo thông mạch và một số dụng cụ cần thiết khác.
Vẽ mạch in bằng phần mềm Altium, xuất file PDF.
In mạch vào giấy in chuyên dụng, sau đó cắt board đồng vừa với mạch in áp vào mặt có mực in của giấy, giữ thật chặt, để bàn ủi ở chế độ nóng nhất rồi ủi lên mặt sau của tờ giấy in cho đến khi mực in thấm ra mặt sau của giấy thì dừng. (Lưu ý: tránh trường hợp ủi quá lâu sẽ làm hỏng mạch).
Sau đó để 2-3 phút cho nguội rồi bóc lớp giấy in ra một cách nhẹ nhàng để tránh bị đứt các đường mạch, nếu đường mạch bị đứt, dùng bút vẽ mạch vẽ lại những đường mạch bị đứt. Tiếp theo, ngâm với thuốc rửa (axit) cho đến khi lớp đồng còn lại bị mất hết. Sau đó rửa sạch lớp mực, ta được board mạch hoàn chỉnh. Sau đó quét một lớp nhựa thông lỏng lên bề mặt đồng vừa rửa để bảo vệ khỏi oxi hóa. Dùng VOM đo xem mạch có thông nhau không, nếu có lỗi thì hàn lại cho thông mạch.
55
Hình 4.1: Sơ đồ mạch in
56
Bảng 4.1:Bảng thống kê linh kiện mạch điều khiển
STT Tên linh kiện Giá trị Số lượng Chú thích
1 Arduino Mega 5V 1 Atmega 2560
2 ESP 8266 3.3V 1 Wifi
3 Node MCU ESP 8266 5V 1 wifi
4 LCD+I2C 5V 1 LCD 16x2 5 Relay 4 kênh 5V 3 6 Servo 5V 1 7 Cảm biến ánh sáng 3.3V 1 8 Cảm biến chuyển động 5V 1 9 Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm 5V 1 10 Cảm biến khí Gas 5V 1 11 Cảm biến cháy 5V 1 12 Cảm biến hồng ngoại 5V 1 13 Sim 800L 5V 1 14 LM2596 12V 1 Giảm áp
57
Hình 4.3: Mạch in hệ thống khóa
58
Bảng 4.2:Bảng thống kê các linh kiện mạch khóa cửa
STT Tên linh kiện Giá trị Số lượng Chú thích
1 Arduino Nano 5v 1
2 RFID 3.3v 1
3 KeyPad 1
4 LCD+I2C 5v 1
5 Nguồn 5v-2a 1 Adapter
6 Servo 5v 1
Lắp ráp và kiểm tra
Sau khi đã hoàn thành phần mạch in ta bắt tay vào khoan lỗ, lắp linh kiện để hàn. Các mũi khoan để khoan: mũi 0.8 ly dùng để khoan các con trở và IC, mũi 1 ly dùng để khoan lỗ Jump, mũi 3 ly dùng để khoan lỗ bắt ốc. Khi in mạch rađể ý vào tâm của chân linh kiện có các lỗ trắng, khoan vào những lỗ đó để thể hàn linh kiện được đẹp. Kiểm tra mạch xem hệ thống bị đứt hay chập mạch hay không nhờ vào đồng hồ VOM. Kiểm tra chân nguồn, chân điều khiển. Chú ý, quan sát kĩ các đường mạch có bị sát vào nhau hay không, nếu có thì dùng mũi khoan cỡ 0.8 ly tách nhẹ đường mạch bị sát vào nhau. Kiểm tra nếu có bị đứt dây thì ta dùng dây điện nối lại.
59 Hình 4.6: Mô hình thực tế hệ thống điều khiển
Phần mềm lập trình cho vi điều khiển
Arduino là một linh kiện điện tử được nhiều người sử dụng bởi những người yêu thích chế tạo điện tử sử dụng. Trong đó, arduino ide là một môi trường để giúp bạn có thể chạy được arduino.
Arduino IDE Arduino Integrated Development Environment) là một trình soạn thảo văn bản, giúp bạn viết code để nạp vào bo mạch arduino.
Một trương trình viết bởi Arduino IDE được gọi là sketch, sketch được lưu dưới định dạng .ino.
Verify
Kiểm tra lỗi và biên dịch code
Upload
Dịch và upload code vào bo mạch đã được cài đặt sẵn
New
60 Save Lưu sketch Serial Monitor Mở serial monitor.
Hình 4.7: Cửa sổ làm việc của Arduino IDE
Arduino ide được tạo ra bởi ngôn ngữ lập trình Java chính là ứng dụng đa nền tảng (cross-platform). Ngôn ngữ code sử dụng cho các chương trình trong arduino là C hoặc C++. Bản thân arduino ide đã được trang bị một thư viện phầm mềm thường gọi là “wiring”, từ các chương trình “wiring” gốc đó sẽ giúp các bạn thực hiện thao tác code dễ dàng và nhanh hơn. Một chương trình chạy trong arduino được gọi là một sketch, chương trình được định dạng dưới dạng .ino .
Cách cài đặt và tạo một project trong Arduino IDE
Tải chương trình Arduino IDE . Lựa chọn phiên bản Arduino IDE phù hợp với hệ điều hành của máy tính.
61
Hình 4.9: Giao diện phần mềm
Cần quan tâm đến 2 nút cơ bản.
Verify: kiểm tra và biên dịch code.
Upload: nạp code sau khi biên dịch Arduino.
Người dùng chỉ cần định nghĩa 2 hàm để tạo ra một chương trình vòng thực thi là có thể chạy được.
setup(): hàm này chạy mỗi khi khởi động một chương trình, dùng để thiết lập các cài đặt.
loop(): hàm này được gọi lặp lại cho đến khi tắt nguồn board mạch.
Sau khi Arduino kết nối với máy tính, Arduino sử dụng cổng giao tiếp COM (Communication port - cổng dữ liệu ảo) để máy tính và mạch có thể tương tác qua lại với nhau.
62
Cấu hình Arduino IDE
Bước 1: Vào menu Tools → Board → chọn loại Arduino đang sử dụng. Bước 2: Vào menu Tools → Serial Port → chọn cổng Arduino đang kết nối với máy tính.
Bước 3: Vào menu Tools → Programmer → chọn AVRISP mkll.
Sau khi đã cấu hình xong nhấn vào nút Verify để kiểm tra code đã viết có phù hợp với cấu trúc chương trình hay không.Sau đó chọn Upload nếu code đã hoàn chỉnh để nạp vào mạch Arduino.