❖ Khối xử lý trung tâm (Esp 32 được dùng như một khối xử lí trung tâm)
Yêu cầu khối xử lý trung tâm: Đây được xem như là trái tim của toàn bộ hệ thống, khối có chức năng tiếp nhận, xử lý mọi tín hiệu ngõ vào thu được từ các cảm biến, các cơ cấu tác động, các tín hiệu điều khiển từ web, truyền nhận dữ liệu giữa web và phần cứng để xử lý rồi đem những thông số đo được, xử lý được hiển thị lên cho người dùng theo dõi, toàn bộ hoạt động điều khiển của hệ thống được được thông qua khối xử lý trung tâm này.
Esp32 là một hệ thống hoàn chỉnh với kết nối Wi-Fi, kết nối Bluetooth, ADC độ phân giải cao, DAC, kết nối nối tiếp và nhiều tính năng khác. Các thành phần RF tích hợp của nó như bộ khuếch đại công suất, bộ khuếch đại nhận tiếng ồn thấp, công tắc ăng-ten, bộ lọc và Balun RF. Điều này làm cho việc thiết kế phần cứng xung quanh ESP32 rất dễ dàng vì bạn cần rất ít thành phần bên ngoài.
Thông số kỹ thuật:
• Model: Wifi BLE SoC ESP32 ESP-WROOM-32E (Tương thích hoàn toàn với phiên bản cũ ESP-WROOM-32 hiện đã ngưng sản xuất).
• ESP32-D0WD-V3 embedded, Xtensa® dual-core 32-bit LX6 microprocessor, up to 240 MHz
• Điện áp sử dụng: 3~3.6VDC • Dòng điện sử dụng: ~90mA
• 448 KB ROM for booting and core functions • 520 KB SRAM for data and instructions • 16 KB SRAM in RTC
• Kiểu Antenna: PCB
❖ Arduino Nano
Thông số kỹ thuật:
• IC chính: ATmega328P-AU.
• IC nạp và giao tiếp UART: CH340.
• Điện áp cấp: 5VDc cổng USB hoặc 6-9VDc chân Raw. • Mức điện áp giao tiếp GPIO: TTL 5VDc.
• Dòng GPIO: 40mA.
• Số chân GPIO: 14 chân, trong đó có 6 chân PWM. • Số chân Analog: 8 chân (hơn Arduino Nano 2 chân). • Bộ nhớ Flash: 32KB (2KB Bootloader).
• SPAM: 2KB. • EEPROM: 1KB • Clock Speed: 16MHz.
• Tích hợp Led báo nguồn, led chân D13, LED RX, TX. • Tích hợp IC chuyển điện áp 5V LM1117.
• Kích thước: 18.542 x 43.18mm.
❖ Khối cảm biến
Đối với khối cảm biến ta có nhiệm vụ là thu thập các thông số đo được ngoài môi trường sau đó truyền thông tin tới khối xử lý ,khối này lưu thông tin xử lí so với ngưỡn đặt cập nhật từng thời gian để điều chỉnh.
Cảm biến mưa
Thông số kỹ thuật
• Điện áp: 3V – 5V • Ngõ ra:
o DO: dạng digital – TTL có khả năng điều khiển trực tiếp Relay, Buzzer... o AO: dạng analog
• Có LED báo hiệu khi có mưa hoặc nước trên bề mặc lá chắn • Độ nhạy có thể được điều chỉnh thông qua chiết áp
• Kích thước module chuyển đổi: 3.2cm x 1.4cm
• Lá chắn sử dụng vật liệu chất lượng cao FR-04 hai mặt, bề mặt mạ niken, chống oxy hóa
Sơ đồ kết nối chân:
Cảm biến mưa Arduino Nano
5V Vcc
GND GND
A0 A0
Hình 3.2Sơ đồ kết nối chân của cảm biến mưa với Arduino Nano Cách thức giao tiếp của cảm biến mưa với Arduino Nano:
Đo đầu ra tương tự và xuất ra giá trị lượng mưa, giá trị 1023 là hoàn toàn khô và giá trị 0 là mưa rất lớn.
Cảm biến áp suất BMP280
Thông số kỹ thuật:
• kich thước - 2.0 * 2.5 * 0.95 mm
• Phạm vi hoạt động - Áp suất - 300… ..1100 hPa, Nhiệt độ - 0… + 65 Độ C • Điện áp cung cấp - 1,71 V - 3,6 V.
• KícGiao diện - I2C và SPI
• Dòng điện trung bình - 2,74 micro Ampe
• Độ phân giải - Áp suất - 0,18 Pa (eqiuv. Đến <10 cm), Nhiệt độ - 0,01 K
Hình 3.3Sơ đồ kết nối chân của cảm biến áp suất với Arduino Nano Cách thức giao tiếp của cảm biến áp suất với Arduino Nano:
Giống như mọi thiết bị I2C khác, cảm biến BME280 có địa chỉ bus I2C là 0x76 hoặc 0x77. Địa chỉ này phụ thuộc vào nối của chân SDO (được sử dụng cho chế độ SPI dưới dạng dữ liệu nối tiếp hoặc MISO), nếu chân SDO được nối (trực tiếp hoặc qua điện trở) với VCC (3.3V), địa chỉ sẽ là 0x77 và nếu đó là nối với GND, địa chỉ sẽ là 0x76.Địa chỉ I2C mặc định của thư viện được xác định là 0x77 và địa chỉ I2C thiết bị của tôi là 0x76. mô-đun BME280 có ít nhất 4 chân vì nó có thể hoạt động ở chế độ SPI hoặc chế độ I2C. Đối với chế độ I2C các chân: SDA và SCL trong đó:
SDA là chân dữ liệu nối tiếp bus I2C, được nối với chân Arduino analog 4 (A4) SCL là dòng đồng hồ nối tiếp bus I2C, được nối với chân analog 5 (A5).
Cảm biến ánh sáng
Thông số kỹ thuật:
• Chuẩn kết nối i2C
• Độ phân giải cao(1 – 65535 lx ) • Tiêu hao nguồn ít.
• Khả năng chống nhiễu sáng ở tần số 50 Hz/60 Hz • Sự biến đổi ánh sáng nhỏ (+/- 20%)
• Nguồn cung cấp : 3.3V-5V
• Kích thước board : 0.85*0.63*0.13″(21*16*3.3mm)
Sơ đồ kết nối chân:
Hình 3.4 Sơ đồ kết nối chân của cảm biến áp suất với Arduino Nano
Cách thức giao tiếp của cảm biến áp suất với Arduino Nano
Cảm biến cường độ ánh sáng BH1750 được sử dụng để đo cường độ ánh sáng theo đơn vị lux, cảm biến có ADC nội và bộ tiền xử lý nên giá trị được trả ra là giá trị trực tiếp cường độ ánh sáng lux mà không phải qua bất kỳ xử lý hay tính toán nào thông qua giao tiếp I2C
Khi cấp điện hệ thống hoạt động, vi điều khiển hiển thị thông tin ban đầu. Lúc này vi điều khiển chờ tín hiệu từ mạch đọc cảm biến ánh sáng BH1750 trong môi trường trả về tín hiệu analog dùng để đo cường độ ánh sáng trong ánh nắng hoặc trong đèn tia cực tím và kiểm tra mức tín hiệu, Khi nhận tín hiệu vi điều khiển tính toán, xử lý dữ liệu và xuất tín hiệu giá trị thực tế ra màn hình
❖ Khối hiển thị
Hình 3. 5 Sơ đồ kết nối LCD với I2C
LCD 16×2 có 16 chân trong đó 8 chân dữ liệu (D0 – D7) và 3 chân điều khiển (RS, RW, EN).và 5 chân còn lại dùng để cấp nguồn và đèn nền cho LCD 16×2.Các chân điều khiển giúp ta dễ dàng cấu hình LCD ở chế độ lệnh hoặc chế độ dữ liệu.Chúng còn giúp ta cấu hình ở chế độ đọc hoặc ghi.
• Điện áp hoạt động: 2.5-6V DC.
• Hỗ trợ màn hình: LCD1602,1604,2004 (driver HD44780).
• Giao tiếp: I2C.
• Địa chỉ mặc định: 0X27 (có thể điều chỉnh bằng ngắn mạch chân A0/A1/A2).
• Tích hợp Jump chốt để cung cấp đèn cho LCD hoặc ngắt. • Tích hợp biến trở xoay điều chỉnh độ tương phản cho LCD.
Module I2C LCD 16×2 Arduino Nano
GND GND
VCC 5V
SDA A4/SDA
SCL A5/SCL