Đồ án Thiết kế hệ thống quan trắc nước (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Thiết kế hệ thống quan trắc nước (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG QUAN TRẮC NƯỚC GVHD: ThS. NGUYỄN NGÔ LÂM SVTH: NGUYỄN THANH CƯỜNG MSSV: 13141023 SVTH: BIỆN QUỐC THÀNH MSSV: 13141308 S K L 0 0 4 9 8 0 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07/2017
2. TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƢỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG QUAN TRẮC NƢỚC SVTH : NGUYỄN THANH CƢỜNG BIỆN QUỐC THÀNH MSSV : 13141023 13141308 Khoá : 2013 Ngành : Công nghệ kĩ thuật điện tử - truyền thông GVHD: ThS. NGUYỄN NGÔ LÂM Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2017
3. CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ộc lập – Tự do – Hạnh phúc Tp. Hồ Chí Minh, ngày 5 tháng 7 năm 2017 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Nguyễn Thanh Cƣờng MSSV: 13141023 Biện Quốc Thành MSSV: 13141308 Ng nh: iện tử viễn th ng Lớp: 13141CLVT Giảng viên hƣớng dẫn: ThS. Nguyễn Ngô Lâm T: 01267828599 Ng nhận ề tài: 22/2/2017 Ngày nộp ề tài: 11/7/2017 1. Tên ề tài : Thiết kế hệ thống quan trắc nƣớc. 2. Các số liệu, tài liệu ban ầu: ồ án môn học 2. 3. Nội dung thực hiện ề t i: Thiết kế và xây dựng hệ thống quan trắc nƣớc. Giám sát các thông số của hệ thống v iều khiển hoạt ộng của hệ thống qua Web Server và mạng di ộng. 4. Sản phẩm: Mô hình hệ thống quan trắc nƣớc ƣợc giám sát v iều khiển qua mạng Internet và mạng di ộng. GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN ii
4. CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ộc lập – Tự do – Hạnh phúc PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN Họ và tên Sinh viên: Nguyễn Thanh Cƣờng MSSV: 13141023 Biện Quốc Thành MSSV: 13141308 Ng nh: iện tử viễn th ng Tên ề tài: Thiết kế hệ thống quan trắc nƣớc. Họ và tên Giáo viên hƣớng dẫn: ThS. Nguyễn Ngô Lâm NHẬN XÉT 1. Về nội dung ề tài & khối lƣợng thực hiện: 2. Ƣu iểm: 3. Khuyết iểm: 4. ề nghị cho bảo vệ hay không? 5. ánh giá loại: 6. iểm: .(Bằng chữ: ) Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2017 Giáo viên hƣớng dẫn iii
5. CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ộc lập – Tự do – Hạnh phúc PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ và tên Sinh viên: Nguyễn Thanh Cƣờng MSSV: 13141023 Biện Quốc Thành MSSV: 13141308 Ng nh: iện tử viễn th ng Tên ề tài: Thiết kế hệ thống quan trắc nƣớc. Họ và tên Giáo viên phản biện: NHẬN XÉT 1. Về nội dung ề tài & khối lƣợng thực hiện: 2. Ƣu iểm: 3. Khuyết iểm: 4. ề nghị cho bảo vệ hay không? 5. ánh giá loại: 6. iểm: .(Bằng chữ: ) Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2017 Giáo viên phản biện iv
6. LỜI CẢM ƠN Nhóm thực hiện xin chân thành gửi lời cảm ơn ến Thầy Nguyễn Ngô Lâm – Giảng viên Bộ môn Điện tử Viễn Thông ã trực tiếp hƣớng dẫn và tận tình giúp ỡ, tạo iều kiện ể nhóm thực hiện hoàn thành tốt ề tài. Bên cạnh ó, nhóm thực hiện cũng xin chân th nh cảm ơn ến các quý Thầy Cô trong trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh và khoa Điện – Điện tử ã tru ền ạt những kiến thức quý báu, tạo dựng nền móng ầu tiên cho nhóm thực hiện có cơ sở cũng nhƣ nền tảng kiến thức cần thiết ể nhóm em hoàn thành tốt ề t i ồ Án Tốt Nghiệp cũng nhƣ ịnh hƣớng nghề nghiệp tƣơng lai sau này. Nhóm thực hiện cũng xin chân th nh gửi lời cảm ơn ến quý phụ hu nh ã luôn hỗ trợ về tinh thần và vật chất. Xin chân thành cảm ơn! NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN Ề TÀI v
7. LỜI NÓI ĐẦU Hiện tƣợng nóng lên của Trái ất ang l một vấn ề ầy thử thách cho toàn thế giới, hệ quả kéo theo l l m cho m i trƣờng nƣớc bị ô nhiễm, lũ lụt xảy ra thƣờng xuyên ó ang l mối lo ngại cho ngƣời dân, lẫn cả cơ quan chức năng v nhà khoa học. Ô nhiễm nƣớc là vấn ề quan trọng h ng ầu, ã v ang gâ ra hậu quả nặng nề trên các tỉnh Việt Nam, ặc biệt các tỉnh chuyên về nông ngiệp, nuôi trồng thủy sản, nên cần có những thiết bị theo dõi thông số m i trƣờng nƣớc ể ƣa ra các quyết ịnh về việc nuôi trồng hoặc tƣới tiêu. Hệ thống giám sát dữ liệu môi trƣờng nƣớc có các chức năng nhƣ thu thập nhiệt ộ nƣớc, mực nƣớc, ộ pH, ể ngƣời dùng có thể theo dõi liên tục m i trƣờng nƣớc, có thể áp dụng vào nuôi trồng thủy sản. Hệ thống hƣớng ến m i trƣờng nƣớc ngọt ƣa ra cảnh báo kịp thời thông qua tin nhắn và thông qua mạng, ngƣời dùng sẽ tra cứu thông số m i trƣờng thông qua mạng ể kịp thời xử lý. Thông số sẽ ƣợc lƣu trữ lại ể ngƣời dùng tham khảo và có biện pháp theo dõi lâu dài nhằm ƣa ra phƣơng án xử lý thích hợp. vi
8. MỤC LỤC Trang phụ bìa TRANG Nhiệm vụ ồ án m n học i Trang phiếu nhận xét của giáo viên hƣớng dẫn ii Trang phiếu nhận xét của giáo viên phản biện iii Lời cảm ơn iv Mục lục v Danh mục các từ viết tắt xi Danh mục các bảng biểu xii Danh mục các h nh ảnh xiii Chƣơng 1 TỔNG QUAN 1 1.1. GIỚI THIỆU TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU HIỆN NAY 1 1.1.1. ặt vấn ề 1 1.1.2. Tính cấp thiết của ề tài 1 1.2. MỤC TIÊU Ề TÀI 2 1.3. ỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 2 1.4. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2 1.5. BỐ CỤC Ồ ÁN 2 Chƣơng 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 4 2.1. KIT ARDUINO MEGA 2560 4 2.1.1. Sơ lƣợc về Arduino 4 2.1.2. Tổng quan về kit Arduino Mega 2560 R3 6 2.1.3. Thông số kỹ thuật của Arduino Mega 2560 R3 7 vii
9. 2.1.4. Cấu trúc của Arduino Mega 2560 R3 7 2.1.5. Phƣơng thức lập trình cho Arduino Mega R3 10 2.2. RASPBERRY PI 11 2.3. CÁC CHUẨN TRUYỀN SỬ DỤNG TRONG Ề TÀI 13 2.3.1. 1-Wire 13 2.3.2. RS232 14 2.3.2.1. Giới thiệu 14 2.3.2.2. Các mức iện áp của ƣờng truyền 15 2.3.3. I2C 15 2.4. LCD HIỂN THỊ 16 2.4.1. Giới thiệu về LCD 16 2.4.2. Sơ ồ chân 16 2.4.3. Các lệnh iều khiển 18 2.4.4. Module I2C giao tiếp với LCD 20 2.5. CẢM BIẾN DS18B20 21 2.5.1. ặc tính kỹ thuật 21 2.5.2. Sơ ồ khối của cảm biến DS18B20 22 2.5.3. Hoạt ộng của cảm biến DS18B20 23 2.5.4. Bộ nhớ ROM của cảm biến DS18B20 24 2.5.5. Thanh ghi ịnh cấu hình của cảm biến DS18B20 25 2.5.6. Cấp nguồn cho cảm biến DS18B20 26 2.6. CẢM BIẾN SIÊU ÂM SRF04 26 2.6.1. Giới thiệu về sóng siêu âm 26 2.6.2. Thông số kỹ thuật của SRF04 27 2.6.3. Cấu tạo và nguyên lý hoạt ộng 27 viii
10. 2.7. MODULE SIM800A 29 2.7.1. Giới thiệu về Module SIM 29 2.7.2. Thông số kỹ thuật 30 2.7.3. Chức năng các chân của Module SIM800A 31 2.8. RELAY 31 2.9. Ộ PH 33 2.9.1. Giới thiệu về ộ pH 33 2.9.2. Phƣơng pháp o ộ pH bằng iện cực 33 2.9.3. Cảm biến pH DFRobot 36 2.10. WEB SERVER 37 Chƣơng 3 THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG 38 3.1. SƠ Ồ KHỐI HỆ THỐNG 38 3.1.1. Yêu cầu của hệ thống 38 3.1.2. Sơ ồ khối và chức năng từng khối 38 3.1.3. Hoạt ộng của hệ thống 39 3.2. THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 39 3.2.1. Khối cảm biến nhiệt ộ 39 3.2.2. Khối cảm biến o mực nƣớc 40 3.2.3. Khối cảm biến pH 40 3.2.4. Khối GSM 41 3.2.5. Khối hiển thị 41 3.2.6. Khối Relay 42 3.2.7. Khối ộng cơ bơm 43 3.2.8. Khối xử lý trung tâm 43 ix
11. 3.2.9. Khối Web Server 46 3.2.10. Khối chuyển ổi iện áp 46 3.2.11. Khối nguồn 47 3.4. THIẾT KẾ PHẦN MỀM 48 3.4.1. Lƣu ồ giải thuật 48 3.4.2. Cấu hình cho phép sử dụng UART ở Raspberry Pi 54 3.4.3. C i ặt Web Server trên Raspberry Pi 54 Chƣơng 4 KẾT QUẢ THỰC HIỆN 56 4.1. KẾT QUẢ PHẦN CỨNG 56 4.2. KẾT QUẢ PHẦN MỀM 57 4.2.1. Giao diện Web 57 4.2.2. Giao tiếp qua mạng di ộng 61 Chƣơng 5 KẾT LUẬN VÀ PHẠM VI ỨNG DỤNG 62 5.1. KẾT LUẬN 62 5.2. HƢỚNG PHÁT TRIỂN 62 5.3. PHẠM VI ỨNG DỤNG 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 PHỤ LỤC: HƢỚNG DẪN ĐIỀU KHIỂN - THIẾT LẬP 64 6.1. BẮT ẦU ỌC DỮ LIỆU TỪ ARDUINO 64 6.2. CÀI GIỚI HẠN TỪ WEB SERVER 66 6.3. LẤY GIÁ TRỊ O ƢỢC HIỆN TẠI BẰNG TIN NHẮN 67 x
12. DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Chuyển ổi tín hiệu tƣơng ADC Analog Digital Converter tự sang tín hiệu số COM Common Chung HTML Hyper Text Markup Language Ngôn ngữ ánh dấu siêu văn bản IC Integrated Circuit Mạch tích hợp Integrated Development M i trƣờng phát triển tích IDE Environment hợp I/O Input/Output Ngõ vào/ngõ ra Vi mạch tích hợp truyền I2C Inter-Integrated Circuit thông nối tiếp LCD Liquid Crystal Display Màn hình tinh thể lỏng NC Normally Closed Thƣờng óng NO Normally Open Thƣờng mở SCL Serial Clock Line Dây truyền xung clock SDA Serial Data Line Dây truyền dữ liệu Universal Asynchronous Truyền dữ liệu nối tiếp bất UART Receiver – Transmitter ồng bộ xi
13. DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Các chân và chức năng chân của LCD 17 Bảng 2.2: Các mã lệnh trong LCD 18 Bảng 2.3: Bảng ộ phân giải và thời gian chuyển ổi 25 Bảng 2.4: Một số lệnh AT cơ bản 30 Bảng 2.5: Giá trị pH của một số dung dịch 33 Bảng 2.6: Giá trị pH dựa v o iện áp 36 Bảng 3.1: Dòng và áp của các linh kiện sử dụng trong ề tài 47 xii
14. DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 2.1: Những thành viên khởi xƣớng Arduino 4 Hình 2.2: Một số kit Arduino phổ biến hiện nay 6 Hình 2.3: Ảnh thực tế Arduino Mega 2560 R3 6 Hình 2.4: Sơ ồ cấu trúc chân của Arduino Mega 2560 R3 8 Hình 2.5: Giao diện Arduino IDE 10 Hình 2.6: Hình dạng v sơ ồ chân kết nối Raspberry Pi 11 Hình 2.7: Cấu tạo của Raspberry Pi 12 Hình 2.8: Sơ ồ kết nối trong truyền 1-Wire 13 Hình 2.9: Sơ ồ chân cổng kết nối DB-9 RS232 14 Hình 2.10: Sơ ồ kết nối giao tiếp DB-9 RS232 15 Hình 2.11: LCD 20x4 16 Hình 2.12: Dạng sóng các tín hiệu khi thực hiện ghi dữ liệu vào LCD 20 Hình 2.13: Module I2C giao tiếp LCD 21 Hình 2.14: Ảnh thực tế DS18B20 21 Hình 2.15: Sơ ồ khối DS18B20 22 Hình 2.16: Cấu trúc 2 thanh ghi lƣu nhiệt ộ của cảm biến DS18B20 23 Hình 2.17: Tổ chức bộ nhớ ROM của cảm biến DS18B20 24 Hình 2.18: B te thanh ghi iều khiển của cảm biến DS18B20 25 Hình 2.19: Sơ ồ cấp nguồn cho cảm biến DS18B20 26 Hình 2.20: Các ngƣỡng âm thanh trong tự nhiên 26 Hình 2.21: Ảnh thực tế SRF04 27 Hình 2.22: Nguyên lý hoạt ộng của SRF04 28 Hình 2.23: Module GSM/GPRS SIM800A 29 xiii
15. Hình 2.24: Ảnh thực tế của Relay 31 Hình 2.25: Cấu tạo Relay 32 Hình 2.26: Cấu tạo iện cực pH thủy tinh 34 Hình 2.27: Ngu ên lý o pH 35 Hình 2.28: Cảm biến pH DFRobot 36 Hình 3.1: Sơ ồ khối hệ thống 38 Hình 3.2: Kết nối cảm biến DS18B20 với bộ xử lý trung tâm 40 Hình 3.3: Kết nối cảm biến SRF04 với bộ xử lý trung tâm 40 Hình 3.4: Kết nối cảm biến pH với bộ xử lý trung tâm 41 Hình 3.5: Kết nối cảm biến SIM800A với bộ xử lý trung tâm 41 Hình 3.6: Kết nối LCD và Module I2C với bộ xử lý trung tâm 42 Hình 3.7: Kết nối Relay với bộ xử lý trung tâm v ộng cơ bơm 42 Hình 3.8: Sơ ồ nguyên lý toàn mạch 45 Hình 3.9: Sơ ồ mạch chuyển ổi iện áp 46 Hình 3.10: Lƣu ồ giải thuật của bộ xử lý trung tâm 48 Hình 3.11: Lƣu ồ giải thuật của cảm biến SRF04 49 Hình 3.12: Lƣu ồ iều khiển ộng cơ bơm 50 Hình 3.13: Lƣu ồ giải thuật giao tiếp với mạng di ộng 51 Hình 3.14: Lƣu ồ giải thuật giao tiếp với Web Server 52 Hình 3.15: Lƣu ồ chƣơng tr nh chính ở Raspberry Pi 53 Hình 4.1: Sản phẩm hoàn chỉnh 56 Hình 4.2: LCD hiển thị giá trị cảm biến, giới hạn, trạng thái motor 56 Hình 4.3: Giao diện trang chính 57 Hình 4.4: ồ thị biến ộng của các cảm biến 58 xiv
16. Hình 4.5: ồ thị biến ộng nhiệt ộ 58 Hình 4.6: ồ thị biến ộng pH 59 Hình 4.7: ồ thị biến ộng mực nƣớc 59 Hình 4.8: Trang ăng nhập ể c i ặt giới hạn 60 Hình 4.9: Trang c i ặt giới hạn cảm biến 60 Hình 4.10: Giao tiếp qua mạng di ộng 61 Hình 6.1: Giao diện Python 2.7 64 Hình 6.2: Giao diện khi mở file 65 Hình 6.3: Giao diện chính của Web Server 66 Hình 6.4: Giao diện trang ăng nhập 66 Hình 6.5: Giao diện trang c i ặt giới hạn 67 Hình 6.6: Tin nhắn nhận ƣợc từ hệ thống gửi ến 67 xv
17. CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. GIỚI THIỆU TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU HIỆN NAY 1.1.1. Đặt vấn đề Hiện tƣợng nóng lên của Trái ất ang l một vấn ề ầy thử thách cho toàn thế giới, hệ quả kéo theo l l m cho m i trƣờng nƣớc bị ô nhiễm, lũ lụt xảy ra thƣờng xu ên ó ang l mối lo ngại cho ngƣời dân, lẫn cả cơ quan chức năng v nhà khoa học. Ô nhiễm nƣớc là vấn ề quan trọng h ng ầu, ã v ang gâ ra hậu quả nặng nề trên các tỉnh Việt Nam, ặc biệt các tỉnh chuyên về nông ngiệp, nuôi trồng thủy sản, nên cần có những thiết bị theo dõi thông số m i trƣờng nƣớc ể ƣa ra các quyết ịnh về việc nuôi trồng hoặc tƣới tiêu. Hệ thống giám sát dữ liệu môi trƣờng nƣớc có các chức năng nhƣ thu thập nhiệt ộ nƣớc, mực nƣớc, ộ pH, ể ngƣời dùng có thể theo dõi liên tục m i trƣờng nƣớc, có thể áp dụng vào nuôi trồng thủy sản. Hệ thống hƣớng ến m i trƣờng nƣớc ngọt ƣa ra cảnh báo kịp thời thông qua tin nhắn và thông qua mạng, ngƣời dùng sẽ tra cứu thông số m i trƣờng thông qua mạng ể kịp thời xử lý. Thông số sẽ ƣợc lƣu trữ lại ể ngƣời dùng tham khảo và có biện pháp theo dõi lâu dài nhằm ƣa ra phƣơng án xử lý thích hợp. 1.1.2. Tính cấp thiết của đề tài Theo báo cáo của Bộ NN&PTNT mùa kh năm 2015-2016, tổng lƣợng mƣa trên lƣu vực thiếu hụt 20-50% trung bình nhiều năm. Mực nƣớc thƣợng nguồn sông Mê Kông tiếp tục xuống nhanh và thấp nhất trong vòng 90 năm qua. Do thiếu nƣớc ngọt, mặn xuất hiện sớm hơn 2 tháng so với cùng kỳ ã xâm nhập sâu vào vùng BSCL. Hiện, trên các hệ thống sông chính ở miền Tây, mặn xâm nhập sâu từ 40- 93 km, tăng 10-15 km so với các năm trƣớc. Tỉnh Vĩnh Long nằm rất xa biển nhƣng lần ầu ã bị nƣớc mặn tấn công. Còn Hậu Giang hơn 40 ha lúa bị thiệt hại nặng. Theo Phó chủ tịch tỉnh Kiên Giang, Mai Anh Nhịn thì hiện tại các sông lớn ã bị mặn xâm nhập sâu từ 3 ến 4km. Hiện 1
18. tỉnh n có ến 34.000ha lúa bị thiệt hại v chƣa dừng lại, ời sống sản xuất của ngƣời dân bị ảnh hƣởng nghiêm trọng. Ở Cà Mau diện tích lúa bị thiệt hại trên 18.000ha, chiếm 56% diện tích trồng lúa trên ất nuôi tôm. Chính v sự ứng dụng rộng rãi v khả năng phát triển trong tƣơng lai, việc phân tích khả năng hoạt ộng của kỹ thuật nâng cao hiệu suất là rất cần thiết. Qua ó, có thể giúp nhóm thực hiện ề t i hiểu hơn về những kiến thức mới cũng nhƣ áp dụng các kiến thức ã học v o thực tế. 1.2. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI Thiết kế v thi c ng m h nh quan trắc nƣớc, ồng thời gửi các th ng số qua mạng Internet v mạng di ộng ể nâng cao khả năng giám sát v kịp thời xử lý. Có thể c i ặt giới hạn o từ Internet v báo ộng qua mạng di ộng khi dữ liệu o vƣợt ngƣỡng. 1.3. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU ối tƣợng nghiên cứu: về phần mềm ó l thu ƣợc dữ liệu, gửi dữ liệu o ƣợc qua mạng Internet và mạng di ộng, cách thức lập trình Arduino và nhúng chƣơng tr nh v o Kit Raspberry Pi. Còn về phần cứng là các cảm biến, các module, v Kit Raspberr Pi. Phạm vi nghiên cứu trong khuôn khổ mô hình nhỏ có công suất thấp và có thể phát triển lên các mô hình lớn hơn. 1.4. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Tìm hiểu lý thuyết về quan trắc nƣớc, hoạt ộng của các cảm biến, truyền dữ liệu ến Kit Raspberr Pi. Cách ƣa dữ liệu v o cơ sở dữ liệu dùng ngôn ngữ PHP. Thiết kế và xây dựng mô hình quan trắc nƣớc. 1.5. BỐ CỤC ĐỒ ÁN Chƣơng 1: Tổng quan Giới thiệu sơ lƣợc về tình hình nghiên cứu hiện na cũng nhƣ tính cấp thiết của ề tài. Chƣơng 2: Cơ sở lý thuyết Nêu các lý thuyết cần thiết ể sử dụng trong ề tài. 2
19. Chƣơng 3: Thiết kế và xây dựng hệ thống Tr nh b sơ ồ hệ thống và giải thích hoạt ộng của hệ thống. ƣa ra các phƣơng pháp lựa chọn phần cứng v xác ịnh lựa chọn phù hợp với yêu cầu của ề tài. Tính toán ƣa ra giải thuật, thuật toán phần mềm. Chƣơng 4: Kết quả thực hiện Trình bày kết quả ã thực hiện về phần cứng và phần mềm, ƣa ra nhận xét. Chƣơng 5: Kết luận và phạm vi ứng dụng Nêu các ƣu iểm v nhƣợc iểm của ề t i, hƣớng khắc phục và phạm vi sử dụng trong thực tế 3
20. CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1. KIT ARDUINO MEGA 2560 2.1.1. Sơ lƣợc về Arduino Arduino thực sự đã gây sóng gió trên thị trường người dùng DIY trên toàn thế giới trong vài năm gần đây, gần giống với những gì Apple đã làm được trên thị trường thiết bị di động, số lượng người dùng cực lớn và đa dạng với trình độ trải rộng từ bậc phổ thông lên đến đại học đã làm cho ngay cả những người tạo ra chúng phải ngạc nhiên về mức độ phổ biến. Hình 2.1: Những thành viên khởi xướng Arduino Arduino là một board mạch vi xử lý, nhằm xây dựng các ứng dụng tương tác với nhau hoặc với môi trường được thuận lợi hơn. Phần cứng bao gồm một board mạch nguồn mở được thiết kế trên nền tảng vi xử lý AVR Atmel 8bit, hoặc ARM Atmel 32-bit. Được giới thiệu vào năm 2005, Những nhà thiết kế của Arduino cố gắng mang đến một phương thức dễ dàng, không tốn kém cho những người yêu thích, sinh viên và giới chuyên nghiệp để tạo ra những thiết bị có khả năng tương tác với môi trường thông qua các cảm biến và các cơ cấu chấp hành. Những ví dụ phổ biến cho những người yêu thích mới bắt đầu bao gồm các robot đơn giản, điều khiển nhiệt độ và phát hiện chuyển động. Đi cùng với nó là một môi trường phát triển tích 4
21. hợp (IDE) chạy trên các máy tính cá nhân thông thường và cho phép người dùng viết các chương trình cho Aduino bằng ngôn ngữ C hoặc C++. Với Arduino bạn có thể ứng dụng vào những mạch đơn giản như mạch cảm biến ánh sáng bật tắt đèn, mạch điều khiển động cơ, hoặc cao hơn nữa bạn có thể làm những sản phẩm như: máy in 3D, Robot, khinh khí cầu, máy bay không người lái Một hệ thống Arduino có thể cung cấp rất nhiều sự tương tác với môi trường xung quanh với: Hệ thống cảm biến đa dạng về chủng loại (đo đạc nhiệt độ, độ ẩm, gia tốc, vận tốc, cường độ ánh sáng, màu sắc vật thể, lưu lượng nước, phát hiện chuyển động, phát hiện kim loại, khí độc, ), Các thiết bị hiển thị (màn hình LCD, đèn LED, ). Các module chức năng (shield) hỗ trợ kêt nối có dây với các thiết bị khác hoặc các kết nối không dây thông dụng (3G, GPRS, Wifi, Bluetooth, 315/433Mhz, 2.4Ghz, ), Định vị GPS, nhắn tin SMS, Một số kit Arduino phổ biến hiện nay như : Mega 2560 R3, Uno R3, Due, Leonardo, Nano Tùy theo nhu cầu sử dụng mà người dùng lựa chọn loại kit phù hợp. 5
22. S K L 0 0 2 1 5 4