5. Giới thiệu về các chương mục của luận văn
3.10.1Mạch nguyên lý:
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 59 3.10.2 Mạch gồm các khối: Ờ Khối GPS Ờ Khối nhiệt ựộ, ựộ ẩm Ờ Khối Keypad Ờ Khối nguồn Ờ Khối MCU Ờ Khối LCD 16x2
Ờ Khối kết nối cảm biến ựo nhiệt ựộ, ựộ ẩm
Chi tiết thiết kế xem trong chương 3 thiết kế thiết bị ựo thông số môi trường có tắch hợp bản ựồ số.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 60
Chương IV: CÁC KẾT QUẢ TRIỂN KHAI
4.1. Mạch phần cứng
4.1.1 Mạch in
Kết quả thiết kế và các mạch in như sau:
Hình 4.1: Mạch in phắa trên
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 61
Hình 4.3: Mạch in hai mặt
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 62
Hình 4.5: Mạch in 3D mặt dưới
4.1.2 Mạch thực tế cho vào vỏ
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 63
Hình 4.7: Mạch cho vào vỏ ( b)
Hình 4.8: Mạch cho vào vỏ hoàn thiện (c)
4.2. Phần mềm vi xử lý - Tóm tắt kết quả lập trình Firmware cho vi ựiều khiển
4.2.1 Giao tiếp với màn hình 16x2.
Các hàm chắnh thực hiện giao tiếp giữa vi ựiều khiển Pic18F4550 với màn hình 16x2 như sau:
void lcd_init() // khởi tạo LCD
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 64
void lcd_gotoxy(x, y) // chuyển con trỏ tới vị trắ
(x, y) trên màn hình
void lcd_getc(x, y) // trả về giá trị tại vị trắ
(x, y) trên màn hình
4.2.2 Giao tiếp với cảm biến nhiệt ựộ - ựộ ẩm SHT10
Các hàm chắnh:
void RST_Connection() // khởi tạo cảm biến
void TransmitStart() // bắt ựầu kết nối tới
cảm biến (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
void SendCommand(int Command) // gửi lệnh xuống
cảm biến
int16 ReadHumidity() // ựọc về giá trị ựộ ẩm
int16 ReadTemperature() // ựọc về giá trị
nhiệt ựộ
4.2.3 Giao tiếp với module GPS
Vi ựiều khiển sẽ giao tiếp với module GPS thông qua ựường truyền UART. Các hàm chắnh thực hiện giao tiếp này:
void usart_init(); // khởi tạo usart0
void usart_rx_isr(); // ngắt nhận dữ liệu GPS
truyền về
void Get_date(); // bóc tách dữ liệu ngày-
tháng-năm
void Get_time(); // bóc tách dữ liệu giờ-
phut-giây
void Get_latitude(); // bóc tách giá trị vĩ ựộ
void Get_longtitude(); // bóc tách giá trị kinh
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 65
Sau khi nhận ựược dữ liệu GPS truyền về thông qua USART0, dữ liệu GPS sẽ ựược tiến hành phân tắch ựể bóc tách ra các giá trị về thời gian, ựịa ựiểm.
4.2.4 Lưu ựồ thuật toán hàm main.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 66
4.3. Các kết quả thử nghiệm
4.3.1 Công cụ Goole Earth
a. Giới thiệu chung về bản ựồ dữ liệu với Google Earth
Với công cụ ảo hóa cao và ựược phát hành gần ựây, Google Earth 6,0 có thể cho bạn ỘbayỢ ựến bất cứ ựâu trên Trái ựất một cách thoải mái, từ vùng lân cận ựến các ựiểm du lịch mà bạn sẽ ựến. Có thể khám phá các vùng ựất bằng 3D và các ựịa hình ựịa vật, vẽ ựồ thị về một tua du lịch lý tưởng của mình, khám phá ựại dương sâu thẳm và thậm chắ cả sao Hỏa xa xôi. Nó là một ứng dụng phong phú ựể khám phá cả về góc ựộ khai thác các ựịa ựiểm lẫn chức năng của nó. Google Earth dễ dàng giúp tìm ựến những ựịa ựiểm mà bạn muốn ựến trên bản ựồ 2D và 3D. Google Earth có thể dễ dàng chia sẻ ảnh và giới thiệu ựịa ựiểm mà bạn ựi qua với mọi người.
Với kết hợp thiết bị ựo môi trường với ựịnh vị GPS chúng ta sẽ chia sẻ thêm với mọi người về dữ liệu nhiệt ựộ, ựộ ẩm trong môi trường mà thiết bị ựo ựo ựược.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 67
b. Phân tắch thiết kế
Sơ ựồ tổng quát quá trình ựo nhiệt ựộ, ựộ ẩm lưu cơ sở dữ liệu và hiển thị lên bản ựồ số Google Earth:
Hình 4.11: Sơ ựồ tổng quát quá trình ựo, lưu dữ liệu và hiển thị trên Google Earth
4.3.2 Ứng dụng cập nhật dữ liệu bản ựồ môi trường trực tuyến (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình ảnh giao diện của phần mềm Google Earth.
Hình 4.12: Giao diện phần mềm Google Earth
để nhập thông số tọa ựộ, thời gian và các giá trị ựo của các ựiểm ựo vào phần mềm Google Earth, ta thực hiện tuần tự như sau:
Ờ Chọn Add / Placemark
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 68
Hình 4.13: Chọn Add / Placemark
Nhập vào các thông số: Tên ựịa ựiểm, vĩ ựộ (latitude), kinh ựộ (longtitude), nhiệt ựộ, ựộ ẩm và thời gian. Các thông số này có ựược trong quá trình thực hiện các phép ựo.
Vắ dụ: Tại ngã tư đại Cồ Việt vào ngày 20/06/2012 ựo ựược giá trị nhiệt ựộ là 33 oC và ựộ ẩm là 70% và tọa ựộ là 21 ựộ 0 phút 26.88 giây Vĩ Bắc, 105 ựộ 50 phút 30.18 giây Kinh đông. Ta nhập các thông số vào tương ứng như hình bên dưới.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 69
Sau khi thực hiện việc nhập số liệu như bên trên, ta sẽ có ựược hình ảnh về vị trắ của Ngã tư đại Cồ Việt cùng các thông tin ựã nhập vào (thời gian, nhiệt ựộ và ựộ ẩm) ựược hiển thị trực quan trên phần mềm Google Earth.
Hình 4.15: Kết quả hiển thị ở ngã tư đại Cồ Việt
Hoàn toàn tương tự, ta có ựược kết quả ở một số vị trắ khác như Bến xe Mỹ đình, Cầu Giấy và bến xe Nước Ngầm.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 70
Hình 4.17: Kết quả hiển thị ở Cầu Giấy
Hình 4.18: Kết quả hiển thị ở Bến xe Nước Ngầm
4.3.3 Thiết kế phần vỏ của thiết bị
Với yêu cầu ban ựầu là thiết kế thiết bị có kắch thước nhỏ gọn và nhẹ ựể cầm tay vì vậy cần lựa chọn vỏ của thiết bị phù hợp. Ở ựây vỏ của thiết bị ựược lựa chọn là loại hộp nhựa có kắch thước nhỏ gọn 100 x 60 x 25mm.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 71
Bề dầy của vỏ ựảm bảo ựể bảo vệ các thiết bị bên trong một cách chắc chắn và dễ dàng thi công trong quá trình thiết kế.
Quá trình thi công phần vỏ của thiết bị gồm các bước sau ựây:
Bước 1: - Lựa chọn vỏ cho phù hợp, ựo và lấy kắch thước.
- Thiết kế mạch in có kắch thước phù hợp với vỏ hộp ựã có. Do thể tắch của hộp nhỏ, các cảm biến và các mạch lại có số lượng nhiều nên phải tắnh toán ựể ựặt vừa tất cả các cảm biến và mạchẦ vào trong hộp.
Bước 2: Tạo giao diện cho phần vỏ
để hiển thị trực tiếp kết quả ựo, luận văn sử dụng một màn hình LCD và cổng USB, cổng anten các phắm ựiều khiểnẦ, chúng cần ựược bố trắ lắp ựặt với các yêu cầu về ựộ chắnh xác, tạo một giao diện tiện ắch cho người sử dụng.
Hình 4.19: Thiết kế phần vỏ
Bước 3: Chỉnh sửa và làm ựẹp cho vỏ
Sau các bước thi công ở trên, vỏ ựược chỉnh sửa cho hoàn chỉnh ựảm bảo về mặt thẩm mỹ cho thiết bị.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 72
4.3.4 Thiết bị hoàn thiện
Màn hình (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Anten Phắm bấm
Hình 4.20: Ảnh sản phẩm mặt trước
Hinh 4.21: Ảnh sản phẩm thể hiện cổng kết nối USB và công tắc nguồn
Màn hình LCD Antenna Cổng kết nối Phắm bấm Công tắc nguồn
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 73
KẾT LUẬN VÀ đỀ NGHỊ
1. Kết luận
Từ ý tưởng ban ựầu, sau một thời gian nghiên cứu và làm việc chăm chỉ và ựược sự quan tâm giúp ựỡ của PGS.TSKH Trần Hoài Linh, luận văn ựã hoàn thiện ựược một thiết bị hoàn chỉnh theo ựúng các tiêu chắ ựề ra trước ựó. Tất cả các module của thiết bị ựều hoạt ựộng tốt, các kênh ựo ựều cho kết quả theo mong muốn, bộ phận hiển thị ựã hiển thị ựược kết quả ựo, các thông số về nhiệt ựộ, ựộ ẩm và tọa ựộ ựược cung cấp từ hệ thống GPS...
Các phắm bấm ựược thiết kế tiện lợi, giúp vận hành thiết bị một cách chắnh xác, thuận tiện.
Hệ thống cấp nguồn có ựủ khả năng cấp năng lượng cho nó hoạt ựộng liên tục trong thời gian dài bằng một ca làm việc 4 giờ ựồng hồ.
Thiết bị ựược ựóng hộp cẩn thận ựảm bảo các yêu cầu về bảo vệ và thẩm mỹ.
2. đề nghị
Trong quá trình nghiên cứu luận văn ựã có nhiều cố gắng trong thiết kế, chế tạo nhưng phạm vi cập nhật dữ liệu trực tuyến hiện tại vẫn phải cập nhật bằng tay chưa thực hiện cập nhật ựo ựược một cách tự ựộng.
Tuy nhiên do kinh nghiệm và kiến thức còn hạn chế nên rất mong nhận ựược những ý kiến ựóng góp quý báu của quý Thầy, Cô và các ựồng nghiệp.
Ngày nay với sự phát triển không ngừng của các thiết bị ựo nói chung, trong ựó có ựo nhiệt ựộ và ựộ ẩm có tắch hợp GPS nói riêng, nếu ựược ựầu tư thêm thời gian, trắ tuệ, công sức và kinh phắ ựể tiếp tục hoàn thiện nâng cao các tắnh năng, chất lượng của sản phẩm này theo các hướng sau:
Ờ Cần hoàn thiện ựo môi trường và có thể ựo ựược một số loại khắ như CO, CH4, NH3, H2S ...
Ờ Phát triển sử dụng tự ựộng kết nối với máy tắnh thông qua cổng USB ựến trang Google maps ựể người dùng có thể hiển thị tọa ựộ trực quan từ dữ liệu thu ựược.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 74
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu tiếng việt
1. Vũ Quang Hồi, Giáo trình kỹ thuật cảm biến, Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam.
2. Dương Minh Trắ (2001), Cảm biến và ứng dụng, Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật.
3. Lê Văn Doanh, Nguyễn Văn Hòa, Phạm Thượng Hàn, Võ Thanh Sơn, đào Văn Tấn (2001), Các bộ cảm biến trong kỹ thuật ựo lường và ựiều khiển, Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật.
Tài liệu nước ngoài
4. Device Class Definition for Human Interface Devices ( HID) version 1.11 của USB.org.
5. KML Doccumentation Introduction của Google tham khảo tại website http://code.google.com/apis/kml/doccumentation.