Đồ án Thiết kế và thi công mô hình công viên 4. 0

ồi trung tâm tiệc cưới vẫn tồn tại, điều đó thể hiện sự bất lực của chính quyền trong việc trả lại công viên cho người dân, từ mở đường cho đến quán xá làm mất diện tích công viên. Đáng lưu ý hơn là nhiều nơi không có công viên cây xanh nhưng ngay cả nơi may mắn có được, người dân cũng không thể thoải mái tản bộ, thể dục hoặc thư giãn, vui chơi do phần lớn diện tích đất công viên cây xanh bị hàng quán, bãi giữ xe lấn chiếm, bị cho thuê tổ chức hội chợ, triển lãm, khu vui chơi có thu tiền. Hầu hết các công viên là khuôn viên trồng cây xanh, hệ thống tưới cây còn thô sơ, chưa có các hệ thống đèn quạt trong công viên để phục vụ. Khả năng giữ an ninh rất thấp. Cho nên công viên mà nhóm chúng em hướng đến là một nơi có khu tham quan với hệ thống đo nhiệt độ độ ẩm, có hồ phun nước, đặc biệt hơn có các khu nhà nghĩ dưỡng, sinh hoạt được gắn các thiết bị được điều khiển bằng Wifi như quạt và đèn. Ngoài ra để tránh những vấn đề mất cắp thường xảy ra ở thư viện các trường học thì công viên được làm thêm thẻ RFID và thành viên làm thẻ sẽ được vào công viên. Có hệ thống Camera giám sát các hoạt động của công viên. Nhóm đã quyết định nghiên cứu và thi công đề tài: “Thiết kế và thi công mô hình công viên 4.0”. 1.2. MỤC TIÊU Thực hiện được tính thực tế và sử dụng công nghệ để thuận tiện đối với sinh viên, người tham quan và quản lý công viên, tạo ra một địa điểm lý tưởng để mọi người thư giản và vui chơi. Thiết kế và thi công mô hình công viên với kích thước chiều dài 80cm, chiều rộng 80cm, chiều cao 15 cm. Sử dụng vi điều khiển PIC16F887 và Module Wifi ESP8266 làm trung tâm điều khiển. Thiết kế App trên Smartphone BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN bằng MIT App Inventer. Đo nhiệt độ, độ ẩm bằng cảm biến DHT-11, hiển thị lên LCD 16x2 và điều khiển động cơ bơm nước và đèn sưởi. Ứng dụng công nghệ RFID và Camera phục vụ cho việc ngăn chặn các tác nhân xấu bên ngoài như trộm, cắp diễn ra. 1.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Trong đề tài này, nhóm sẽ tiến hành nghiên cứu các nội dung như sau:  Nội dung 1: Thu thập dữ liệu về các mô hình có trong công viên và khảo sát người đến công viên muốn công viên cần thêm nhưng mô hình và thiết bị gì để phục vụ.  Nội dung 2: Tìm hiểu ưu và nhược điểm của một công viên đang hoạt động hiện nay.  Nội dung 3: Tìm hiểu hệ thống nào cần trong công viên.  Nội dung 4: Thiết kế và thi công mô hình.  Nội dung 5: Đánh giá kết quả thực hiện.  Nội dung 6: Nhận xét ưu nhược điểm của toàn bộ hệ thống và hướng phát triển đề tài. 1.4. GIỚI HẠN Đây là mô hình công viên công nghệ giai đoạn cơ bản. Sử dụng công nghệ thẻ quẹt RIFD và Camera để giám sát người ra vào hợp lệ. Sử dụng công nghệ RFID với 2 loại thẻ, ứng với 1 người là thẻ đúng là 1 người là thẻ sai để ra vào công viên. Hiển thị nội dung quảng cáo hoặc tên công viên bằng 4 Led Matrix kết nối Bluetooth với khoảng cách điều khiển 10m. Điều khiển đèn 12V DC và quạt 12V DC bằng cách kết nối Wifi trong công viên và sử dụng với khoảng cách từ 10m - 20m. Màn hình hiển thị nhiệt độ, độ ẩm và quẹt thẻ RFID chỉ là LCD 16x2. 1.5. BỐ CỤC Đề tài được trình bày trong 6 chương:  Chương 1: Tổng quan  Chương 2: Cơ sở lý thuyết  Chương 3: Thiết kế hệ thống BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 2 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN  Chương 4: Thi công hệ thống  Chương 5: Kết quả, nhận xét và đánh giá  Chương 6: Kết huận và hướng phát triển Cụ thể như sau:  Chương 1: Tổng quan Đặt vấn đề dẫn nhập lý do chọn đề tài, trình bày mục tiêu, nội dung nghiên cứu, xác định một số giới hạn và trình bày bố cục của đề tài.  Chương 2: Cơ sở lý thuyết Trình bày, phân tích ưu nhược điểm của các công viên hiện đang còn hoạt động, từ đó chọn ra phương án phù hợp cho đề tài. Giới thiệu một số lý thuyết liên quan và những phần cứng cần sử dụng cho đề tài.  Chương 3: Thiết kế hệ thống Xây dựng sơ đồ khối, trình bày nguyên lý hoạt động của hệ thống. Thiết kế và lựa chọn linh kiện phù hợp cho từng khối. Xây dựng sơ đồ nguyên lý cho từng khối và toàn bộ hệ thống.  Chương 4: Thi công hệ thống  Trình bày các bước thi công mô hình hoàn chỉnh từ phần cứng đến phần mềm. Xây dựng lưu đồ giải thuật, phương trình tính toán các thông số cụ thể, xử lý tín hiệu và lập trình cho vi điều khiển.  Chương 5: Kết quả, nhận xét và đánh giá Trình bày những kết quả đạt được (cấu trúc mô hình). Sau đó đưa ra nhận xét tổng thể về đề tài cũng như những đánh giá dựa trên các mục tiêu đã đặt ra ban đầu.  Chương 6: Kết luận và hướng phát triển Trình bày những ưu nhược điểm của toàn bộ hệ thống. Từ đó, đưa ra kết luận và hướng phát triển cho đề tài. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 3 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 GIỚI THIỆU VỀ LẬP TRÌNH PIC VÀ MỘT SỐ CÔNG CỤ LIÊN QUAN 2.1.1 Ngôn ngữ C. Ngôn ngữ lập trình C là một ngôn ngữ mệnh lệnh được phát triển từ đầu thập niên 1970 bởi Ken Thompson và Dennis Ritchie để dùng trong hệ điều hành UNIX. Từ đó, ngôn ngữ này đã lan rộng ra nhiều hệ điều hành khác và trở thành một những ngôn ngữ phổ dụng nhất. C là ngôn ngữ rất có hiệu quả và được ưa chuộng nhất để viết các phần mềm hệ thống, mặc dù nó cũng được dùng cho việc viết các ứng dụng. Năm 1989 viện tiêu chuẩn của hoa kỳ đã công bố bản chuẩn hóa C còn được gọi là ANSI 89 (C89) sau đó năm 1990 nâng cấp bản chuẩn hóa này gọi là ANSI 90 (C90), Hệ điều hành Unix có tới 90% là được viết bởi ngôn ngữ C. 10% là được viết bởi hợp ngữ. Ngoài ra có rất nhiều các trình điều khiển hỗ trợ lập trình bằng ngôn ngữ C. So với các ngôn ngữ như C++/C#, Java, ngôn ngữ C có kích cỡ nhỏ. Các thư viện trong ngôn ngữ C là hạn chế, chỉ chứa các hàm cơ bản. Ngôn ngữ C không đưa ra các ràng buộc đối với người lập trình. C được sử dụng trong nhiều dự án khác nhau, như viết hệ điều hành, chương trình xử lý văn bản, đồ hoạ, bảng tính, và thậm chí cả chương trình dịch cho các ngôn ngữ khác. 2.1.2 Công nghệ RFID (Radio Frequency Identification). Giới thiệu. RFID là công nghệ nhận dạng đối tượng bằng sóng vô tuyến. Công nghệ này cho phép nhận biết các đối tượng thông qua hệ thống thu phát sóng radio, từ đó có thể giám sát, quản lý hoặc lưu vết từng đối tượng. Cấu tạo. Một thiết bị hay một hệ thống RFID được cấu tạo bởi hai thành phần chính là thiết bị đọc (reader) và thiết bị phát mã RFID có gắn chip hay còn gọi là tag. Thiết bị đọc được gắn antenna để thu - phát sóng điện từ, thiết bị phát mã RFID tag được gắn với vật cần nhận dạng, mỗi thiết bi RFID tag chứa một mã số nhất định và không trùng lặp nhau. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 4 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.1 Cấu trúc thẻ RFID và hệ thống RFID cơ bản. Nguyên lý hoạt động. Thiết bị RFID reader phát ra sóng điện từ ở một tần số nhất định, khi đặt thiết bị RFID trong vùng hoạt động sẽ cảm nhận được sóng điện từ này và thu nhận năng lượng, từ đó phát lại cho thiết bị RFID reader biết mã số của mình. Từ đó thiết bị RFID reader nhận biết được tag nào đang trong vùng hoạt động. Ứng dụng. Thẻ chip (tag) RFID chứa rất nhiều mã nhận dạng khác nhau, thông thường là 32 bit tương ứng với hơn 4 tỷ mã số khác nhau. Ngoài ra khi xuất xưởng mỗi thẻ chip RFID được gán một mã số khác nhau. Do vậy, khi một vật được gắn chip RFID thì khả năng nhận dạng nhầm vật đó với 1 thẻ chip RFID khác là rất thấp, xác suất là 1 phần 4 tỷ. Với ưu điểm về mặt công nghệ như vậy nên sự bảo mật và độ an toàn của các thiết bị ứng dụng công nghệ RFID là rất cao. – Ứng dụng quản lý lưu thông hàng hóa. – Ứng dụng quản lý kho hàng. – Ứng dụng quản lý thu phí đường bộ tự động. – Bên cạnh những ứng dụng nổi bật đó còn rất nhiều những ứng dụng thiết thực cho quản lý như: quản lý nhà máy, quản lý thư viện, quản lý chấm công, quản lý bãi giữ xe, nhà hàng, phòng khách sạn, phòng học, quản lý nhà ăn, quản lý sinh viên, quản lý bệnh viện, khóa cửa dùng công nghệ RFID, chống trộm xe máy, 2.1.3 Phần mềm CCS. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 5 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.2 Giao diện của phần mềm CCS. CCS là trình biên dịch lập trình ngôn ngữ C cho Vi điều khiển PIC của hãng Microchip. Chương trình là sự tích hợp của 3 trình biên dich riêng biết cho 3 dòng PIC khác nhau đó là: ‐ PCB cho dòng PIC 12‐bit opcodes ‐ PCM cho dòng PIC 14‐bit opcodes ‐ PCH cho dòng PIC 16 và 18‐bit Tất cả 3 trình biên dịch này đuợc tích hợp lại vào trong một chương trình bao gồm cả trình soạn thảo và biên dịch là CCS, phiên bản mới nhất là PCWH Compiler Ver 3.227. Giống như nhiều trình biên dich C khác cho PIC, CCS giúp cho người sử dụng nắm bắt nhanh được vi điều khiển PIC và sử dụng PIC trong các dự án. Các chương trình diều khiển sẽ được thực hiện nhanh chóng và đạt hiệu quả cao thông qua việc sử dụng ngôn ngữ lập trình cấp cao – Ngôn ngữ C. Tài liệu hướng dẫn sử dụng có rất nhiều, nhưng chi tiết nhất chính là bản Help đi kèm theo phần mềm (tài liệu Tiếng Anh). Trong bản trợ giúp nhà sản xuất đã mô tả rất nhiều về hằng, biến, chỉ thị tiền xử lý, cấu trúc các câu lệnh trong chương trình, các hàm tạo sẵn cho người sử dụng 2.1.4 App Inventor MIT App Inventor dành cho Android là một ứng dụng web nguồn mở ban đầu được cung cấp bởi Google và hiện tại được duy trì bởi Viện Công nghệ Massachusetts BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 6 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT (MIT). Nền tảng cho phép nhà lập trình tạo ra các ứng dụng phần mềm cho hệ điều hành Android (OS). Bằng cách sử dụng giao diện đồ họa, nền tảng cho phép người dùng kéo và thả các khối mã (blocks) để tạo ra các ứng dụng có thể chạy trên thiết bị Android. Đến thời điểm hiện tại 07/2017, phiên bản IOS của nền tảng này đã bắt đầu được đưa vào thử nghiệm bởi Thunkable, là một trong các nhà cung cấp ứng dụng web cho ngôn ngữ này. Mục tiêu cốt lõi của MIT App Inventor là giúp đỡ những người chưa có kiến thức về ngôn ngữ lập trình từ trước có thể tạo ra những ứng dụng có ích trên hệ điều hành Android. Phiên bản mới nhất là MIT App Inventor 2. Ngày nay, MIT đã hoàn thiện App Inventor và nó được chia sẻ ngay trên tài khoản Google. Các lập trình viên mới bắt đầu hoặc bất kỳ ai muốn tạo ra ứng dụng Android chỉ cần vào địa chỉ web của MIT, nhập thông tin tài khoản Google, và từ những mảnh ghép nhỏ, xây dựng những ý tưởng của mình. Bạn là người mới bắt đầu hoặc chưa biết gì hết về App Inventor? MIT có sẵn một loạt các hướng dẫn cụ thể cho bạn làm quen với chương trình. Hình 2.3 Giao diện của App Inventor BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 7 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1.5 Phần mềm Arduino IDE Hình 2.4 Giao diện của phầm mềm Arduino IDE 1.8.5 Các thiết bị dựa trên nền tảng Arduino được lập trình bằng ngôn ngữ riêng. Ngôn ngữ này dựa trên ngôn ngữ Wiring được viết cho phần cứng. Và Wiring lại là một biến thể của C/C++. Một số người gọi nó là Wiring, một số khác thì gọi là C hay C/C++ và đội ngũ phát triển Arduino gọi là ngôn ngữ Arduino. Ngôn ngữ Arduino bắt nguồn từ C/C++ phổ biến hiện nay do đó rất dễ học, dễ hiểu. Để lập trình cũng như gửi lệnh và nhận tín hiệu từ mạch Arduino, nhóm phát triển dự án này đã cũng cấp đến cho người dùng một môi trường lập trình Arduino được gọi là Arduino IDE (Intergrated Development Environment). Arduino IDE là phần mềm dùng để lập trình cho Arduino. Môi trường lập trình Arduino IDE có thể chạy trên ba nền tảng phổ biến nhất hiện nay là Windows, Macintosh OSX và Linux. Do có tính chất nguồn mở nên môi trường lập trình này hoàn toàn miễn phí và có thể mở rộng thêm bởi người dùng có kinh nghiệm. Ngôn ngữ lập trình có thể được mở rộng thông qua các thư viện C++. Và do ngôn ngữ lập trình này dựa trên nền tảng ngôn ngữ C của AVR nên người dùng hoàn toàn có thể nhúng thêm code viết bằng AVR vào chương trình nếu muốn. 2.2 CÁC CHUẨN GIAO TIẾP TRUYỀN DỮ LIỆU 2.2.1 Giao tiếp UART (Universal Asynchronous Receive/Transmit) a. Giới thiệu BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 8 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT UART là viết tắt của Universal Asynchronous Receiver – Transmitter. Thường là một mạch tích hợp được sử dụng trong việc truyền dẫn dữ liệu nối tiếp giữa máy tính và các thiết bị ngoại vi. Rất nhiều vi điều khiển hiện nay đã được tích hợp UART, vì vấn đề tốc độ và độ điện dụng của UART không thể so sánh với các giao tiếp mới hiện nay nên các dòng PC & Laptop đời mới không còn tích hợp cổng UART. Giao tiếp SPI và I2C có 1 dây truyền dữ liệu và 1 dây được sử dụng để truyền xung clock (SCL) để đồng bộ trong giao tiếp. Với UART thì không có dây SCL, vấn đề được giải quyết khi mà việc truyền UART được dùng giữa 2 vi xử lý với nhau, đồng nghĩa với việc mỗi vi xử lý có thể tự tạo ra xung clock cho chính nó sử dụng. Để bắt đầu cho việc truyền dữ liệu bằng UART, một START bit được gửi đi, sau đó là các bit dữ liệu và kết thúc quá trình truyền là STOP bit. Hình 2.5 Truyền dữ liệu bằng UART. Khi ở trạng thái chờ mức điện thế ở mức 1 (high). Khi bắt đầu truyền START bit sẽ chuyển từ 1 xuống 0 để báo hiệu cho bộ nhận là quá trình truyền dữ liệu sắp xảy ra. Sau START bit là đến các bit dữ liệu D0-D7 (Theo hình vẽ các bit này có thể ở mức High or Low tùy theo dữ liệu). Sau khi truyền hết dữ liệu thì đến Bit Parity để bộ nhận kiểm tra tính đúng đắn của dữ liệu truyền. Cuối cùng là STOP bit là 1 báo cho thiết bị rằng các bit đã được gửi xong. Thiết bị nhận sẽ tiến hành kiểm tra khung truyền nhằm đảm báo tính đúng đắn của dữ liệu. b. Các thông số cơ bản trong truyền nhận UART Baud rate (tốc độ baud): Khoảng thời gian dành cho 1 bit được truyền. Phải được cài đặt giống nhau ở gửi và nhận. Frame (khung truyền): Khung truyền quy định về số bit trong mỗi lần truyền. Start bit: là bit đầu tiên được truyền trong 1 Frame. Báo hiệu cho thiết bị nhận có một gói dữ liệu sắp được truyền đến (bit bắt buộc). BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 9 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Data: dữ liệu cần truyền. Bit có trọng số nhỏ nhất LSB được truyền trước sau đó đến bit MSB. Parity bit: kiểm tra dữ liệu truyền có đúng không. Stop bit: là 1 hoặc các bit báo cho thiết bị rằng các bit đã được gửi xong. Thiết bị nhận sẽ tiến hành kiểm tra khung truyền nhằm đảm bảo tính đúng đắn của dữ liệu (bit bắt buộc). 2.2.2 Chuẩn giao tiếp USB (Universal Serial Bus) a. Giới thiệu USB là một chuẩn kết nối tuần tự đa dụng trong máy tính. USB sử dụng để kết nối các thiết bị ngoại vi với máy tính, chúng thường được thiết kế dưới dạng các đầu cắm cho các thiết bị tuân theo chuẩn cắm và chạy mà với tính năng cắm nóng thiết bị (nối và ngắt các thiết bị không cần phải khởi động lại hệ thống). b. Đặc điểm Cho phép mở rộng 127 thiết bị kết nối cùng vào một máy tính thông qua một cổng USB duy nhất. Với USB 2.0 chuẩn tốc độ cao, đường truyền đạt tốc độ tối đa đến 480 Mbps. Cáp USB gồm hai sợi nguồn (+5V và dây chung GND) cùng một cặp gồm hai sợi dây xoắn để mang dữ liệu. Trên sợi nguồn, máy tính có thể cấp nguồn lên tới 500mA ở điện áp 5V một chiều (DC). Những thiết bị tiêu thụ công suất thấp (ví dụ: chuột, bàn phím, loa máy tính công suất thấp...) được cung cấp điện năng hoạt động trực tiếp từ các cổng USB mà không cần có sự cung cấp nguồn riêng. Với các thiết bị cần sử dụng nguồn công suất lớn (như máy in, máy quét...) không sử dụng nguồn điện từ đường truyền USB như nguồn chính của chúng, lúc này đường truyền nguồn chỉ có tác dụng như một sự so sánh mức điện thế của tín hiệu. Những thiết bị USB có đặc tính cắm nóng, điều này có nghĩa các thiết bị có thể được kết nối (cắm vào) hoặc ngắt kết nối (rút ra) trong mọi thời điểm mà người sử dụng cần mà không cần phải khởi động lại hệ thống. Nhiều thiết bị USB có thể được chuyển về trạng thái tạm ngừng hoạt động khi máy tính chuyển sang chế độ tiết kiệm điện. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 10 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.2.3 Chuẩn giao tiếp Wifi (Wireless Fidelity) Hình 2.6 Chuẩn giao tiếp Wifi a. Giới thiệu Wifi viết tắt của từ Wireless Fidelity là hệ thống truy cập Internet không dây sử dụng sóng vô tuyến, giống như truyền hình, Radio và hoàn toàn không cần cáp nối. Wifi phát sóng trong một phạm vi nhất định vì thế các thiết bị như laptop, máy tính bảng, Smartphone chỉ cần bật tính năng kết nối Wifi và hoạt động trong tầm phủ sóng là có thể kết nối, truy cập sử dụng internet bình thường. b. Nguyên tắc hoạt động của mạng Wifi Để tạo được kết nối Wifi nhất thiết phải có Router (bộ thu phát), Router này lấy thông tin từ mạng Internet qua kết nối hữu tuyến rồi chuyển nó sang tín hiệu vô tuyến và gửi đi, bộ chuyển tín hiệu không dây (Adapter) trên các thiết bị di động thu nhận tín hiệu này rồi giải mã nó sang những dữ liệu cần thiết. Quá trình này có thể thực hiện ngược lại, Router nhận tín hiệu vô tuyến từ Adapter và giải mã chúng rồi gởi qua Internet. 2.2.4 Giao thức MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) MQTT là một giao thức gởi dạng publish/subscribe sử dụng cho các thiết bị Internet of Things với băng thông thấp, độ tin cậy cao và khả năng được sử dụng trong mạng lưới không ổn định. Bởi vì giao thức này sử dụng băng thông thấp trong môi trường có độ trễ cao nên nó là một giao thức lý tưởng cho các ứng dụng M2M. MQTT cũng là giao thức sử dụng trong Facebook Messager. Trong chương trình ESP8266, sẽ có 4 thông tin quan trọng. Đó là máy chủ, người dùng, mật khẩu và cổng (port). Hãy nhớ rằng “test.mosquitto.org” không yêu BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 11 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT cầu người dùng đăng nhập và khi bạn đang vận hành một broker của riêng bạn, bạn không cần đăng nhập (nhưng có thể đặt), nhưng tôi sẽ giới thiệu hai biến này trong chương trình để dành khi cần sử dụng. ESP8266 sử dụng giao thức MQTT được coi là "client - khách" của "broker". Để cho ESP8266 nói chuyện với broker PubSubClient là 1 thư viện rất phổ biến. Thư viện đó được gọi là 'PubSub' vì nó cho phép ESP 'publish - xuất bản' các tin nhắn MQTT cho broker và để 'Subscribe - Đăng ký nhận tin' với các tin nhắn MQTT của broker. Bạn có nhớ tôi đã nói lò nướng không cần phải nghe tủ lạnh nói chuyện với máy pha cà phê? Vâng, đó là những gì 'đăng ký' là dành cho ESP8266 cụ thể chỉ nhận được thông báo đã đăng ký. Thư viện có thể được cài đặt thông qua trình quản lý thư viện IDE Arduino. 2.3 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG Với đề tài này, nhóm sẽ sử dụng một số thiết bị phần cứng như sau: - Thiết bị xử lý trung tâm: Vi điều khiển PIC 16F887, ESP8266. - Thiết bị đầu vào: Module đọc thẻ RFID RC522, Camera, cảm biến đo nhiệt độ, độ ẩm DHT11, Module bluetooth HC-05. - Thiết bị đầu ra: Động cơ DC, Relay, Buzzer, Động cơ bước 4 dây, Led Matrix, LCD 16x2, đèn 220V AC. 2.3.1 Thiết bị xử lý trung tâm – Vi điều khiển PIC 16F887 Giới thiệu Vi xử lý có rất nhiều loại bắt đầu từ 4 bit cho đến 32 bit, vi xử lý 4 bit hiện nay không còn nhưng vi xử lý 8 bit vẫn còn mặc dù đã có vi xử lý 64 bit. Lý do sự tồn tại của vi xử lý 8 bit là phù hợp với một số yêu cầu điều khiển trong công nghiệp. Các vi xử lý 32 bit, 64 bit thường sử dụng cho các máy tính vì khối lượng dữ liệu của máy tính rất lớn nên cần các vi xử lý càng mạnh càng tốt. Các hệ thống điều khiển trong công nghiệp sử dụng các vi xử lý 8 bit hay 16 bit như hệ thống điện của xe hơi, hệ thống điều hòa, hệ thống điều khiển các dây chuyền sản xuất. Có rất nhiều hãng chế tạo được vi điều khiển, hãng sản xuất nổi tiếng là TI, Microchip, ATMEL tài liệu này sẽ giới thiệu về vi điều khiển tiêu biểu là PIC16F887 của MICROCHIP. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 12 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.7 Hệ thống vi xử lý Đặc điểm thực thi tốc độ - Tốc độ hoạt động . Ngõ vào xung clock có tần số 20MHZ . Chu kì lệnh thực hiện 200ns - Có nhiều nguồn ngắt - Có 3 kiểu định địa chỉ trực tiếp, gián tiếp và tức thời. Cấu trúc đặc biệt của vi điều khiển - Bộ dao động nội chính xác. . Sai số ± 1%. . Có thể lựa chọn tần số từ 31kHz đến 8Mhz bằng phần mềm. . Mạch phát hiện hỏng dao động thạch anh cho các ứng dụng quan trọng. . Có chuyển mạch nguồn xung clock trong quá trình hoạt động để tiết kiệm công suất. - Dãy điện áp hoạt động rộng từ 2V đến 5,5V. - Tầm nhiệt độ làm việc theo chuẩn công nghiệp. - Có mạch reset khi có điện (Power On Reset–POR). - Có bộ định thời chờ ổn định điện áp khi mới có điện (Power up Timer–PWRT) và bộ định thời chờdao động hoạt động ổn định khi mới cấp điện (OscillatorStart- up Timer –OST). - Có mạch tự động reset khi phát hiện nguồn điện cấp bị sụt giảm, cho phép lựa chọn bằng phần mềm (Brown out Reset –BOR) - Có bộ định thời giám sát (Watchdog Timer–WDT) dung dao động trong chip cho phép BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 13 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT - bằng phần mềm (có thể định thời lên đến 268 giây). - Đa hợp ngõ vào reset với ngõ vào có điện trở kéo lên. - Có bảo vệ code đã lập trình. - Bộ nhớ Flash cho phép xóa và lập trình 100,000 lần. - Bộ nhớ Eeprom cho phép xóa và lập trình 1,000,000 lần và có thể tồn tại trên 40 năm. - Cho phép đọc/ghi bộ nhớ chương trình khi mạch hoạt động. - Có tích hợp mạch gỡ rối. Cấu trúc nguồn công suất thấp - Chế độ chờ: dòng tiêu tán khoảng 50nA, sử dụng nguồn 2V. - Dòng hoạt động: . 11μA ở tần số hoạt động 32kHz, sử dụng nguồn 2V. . 220μA ở tần số hoạt động 4MHz, sử dụng nguồn 2V. - Bộ định thời Watchdog Timer khi hoạt động tiêu thụ 1,4μA, điện áp 2V. Cấu trúc ngoại vi - Cấu trúc ngoại vi - Có 35 chân I/O cho phép lựa chọn hướng độc lập: . Mỗi ngõ ra có thể nhận/cấp dòng lớn khoảng 25mA nên có thể trực tiếp điều khiển led. . Có các port báo ngắt khi có thay đổi mức logic. . Có các port có điện trở kéo lên bên trong có thể lập trình. . Có ngõ vào báo thức khỏi chế độ công suất cực thấp. - Có module so sánh tương tự: . Có 2 bộ so sánh điện áp tươngtự . Có module nguồn điện áp tham chiếu có thể lập trình. . Có nguồn điện áp tham chiếu cố định có giá trị bằng 0,6V. . Có các ngõ vào và các ngõ ra của bộ so sánh điện áp. . Có chế độ chốt SR. - Có bộ chuyển đổi tương tự sang số: . Có 14 bộ chuyển đổi tương tự với độ phân giải 10 bit. - Có timer0: 8 bit định thời/đếm xung ngoại có bộ chia trước có thể lập trình. - Có timer1: BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 14 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT . 16 bit hoạt động định thời/đếm xung ngoại có bộ chia trước có thể lập trình. . Có ngõ vào cổng của timer1 để có thể điều khiển timer1 đếm từ tín hiệu bên ngoài. . Có bộ dao động công suất thấp có tần số 32kHz. - Có timer2: 8 bit hoạt động định thời với thanh ghi chu kỳ, có bộ chia trước và sau. - Có module capture, compare và điều chế xung PWM+ nâng cao . Có bộ capture 16 bit có thể đếm được xung với độ phân giải caonhất là 12,5ns. . Có bộ điều chế xung PWM với số kênh ngõ ra là 1, 2 hoặc 4, có thể lập trình với tần số lớn nhất là 20kHz. . Có ngõ ra PWM điều khiển lái. - Có module capture, compare và điều chế xung PWM . Có bộ capture 16 bit có thể đếm được xung với chu kỳ cao nhất là 12,5ns. . Có bộ so sánh 16 bit có thể so sánh xung đếm với chu kỳ lớn nhất là 200ns . Có bộ điều chế xung PWM có thể lập trình với tần số lớn nhất là 20kHz. - Có thể lập trình trên bo ISP thông qua 2 chân. - Có module truyền dữ liệu nối tiếp đồng bộ MSSP hổ trợ chuẩn truyền 3 dây SPI, chuẩn I2C ở 2 chế độ chủ và tớ. Sơ đồ chân của vi điều khiển PIC16F887: Hình 2.8 Sơ đồ chân của Vi điều khiển PIC 16F887 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 15 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Phân loại Hiện nay có rất nhiều loại vi điều khiển có thể thực hiện được chức năng của khối xử lý như các dòng AT89xx, Arduino, ARM, PIC, AVR, Raspberry Pi ARM và AVR có tốc độ xử lý tốt nhưng có hệ thống thư viện phức tạp nên khó sử dụng và giá cũng đắt đỏ; Arduino thì có một thống thư viện mở lớn, có tích hợp mạch nạp và các cổng giao tiếp, tài liệu nhiều nhưng đồi hỏi ngoại ngữvà giá thành cũng hơi cao; Raspberry Pi là 1 chip xử lý mạnh mẽ, phục vụ nhiều mục đích nhưng để sử dụng được yêu cầu phải có kiến thức cao. Với AT89xxx thì đây là loại ra đời trước nhiều loại vi điều khiển khác với công nghệ kém hơn, ít chức năng hơn. Với họ Pic thì dòng Pic16fxxx được hỗ trợ nhiều và có nhiều chủng loại loại để lựa chọn, tuy giá thành có cao hơn AT89xxx nhưng lại có nhiều chức năng hơn đồng thời Pic cũng đang được dùng rất nhiều trong công nghiệp. Chính vì vậy đề tài chọn PIC 16F887 làm trung tâm điều khiển. Nguyên lý hoạt động Trạng thái ngõ vào của vi điều khiển được phát hiện và được lưu vào bộ nhớ đệm, (bộ nhớ trong vi điều khiển gồm các thành phần như sau: ROM, EPROM, EEOROM) thực hiện các lệnh trên các trạng thái của chúng và thông qua chương trình trạng thái, ngõ ra được cập nhật. Sau đó, trạng thái ngõ ra được điều khiển hoàn toàn tự động theo chương trình trong bộ nhớ. Chương trình được truyền nạp vào vi điều khiển thông qua những thiết bị lập trình chuyên dụng. Ứng dụng Nhờ họat động theo chương trình nên VĐK có thể được ứng dụng để điều khiển nhiều thiết bị máy móc khác nhau. Chỉ cần thay đổi chương trình điều khiển và cách kết nối thì chính VĐK đó để điều khiển thiết bị, hay máy móc khác. Cũng như vậy, nếu muốn thay đổi quy luật hoạt động của máy móc, thiết bị hay hệ thống sản xuất tự động, rất đơn giản, chỉ cần thay đổi chương trình điều khiển. Các đối tượng mà VĐK có thể điều khiển được rất đa dạng, từ máy bơm, máy cắt, máy khoan, lò nhiệt, VĐK có bộ ADC có đo nhiệt độ và độ ẩm, 2.3.2 Cảm biến DHT11. Giới thiệu DHT11 Là cảm biến nhiệt độ, độ ẩm rất thông dụng hiện nay vì chi phí rẻ và rất dễ lấy dữ liệu thông qua giao tiếp 1-wire (giao tiếp digital 1-wire truyền dữ liệu duy BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 16 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT nhất). Cảm biến được tích hợp bộ tiền xử lý tín hiệu giúp dữ liệu nhận về được chính xác mà không cần phải qua bất kỳ tính toán nào. Đặc điểm: - Điện áp hoạt động: 3V - 5V (DC) - Dải độ ẩm hoạt động: 20% - 90% RH, sai số ±5%RH - Dải nhiệt độ hoạt động: 0°C ~ 50°C, sai số ±2°C - Tần số lấy mẫu tối đa: 1 Hz - Khoảng cách truyển tối đa: 20m - Sơ đồ chân Cảm biến DHT11 gồm 2 chân cấp nguồn, và 1 chân tín hiệu. Hiện nay, thông dụng ngoài thị trường có hai loại đóng gói cho DHT11: 3 chân và 4 chân. Xem các hình dưới Hình 2.9 Cảm biến DHT11 Phân loại Để đọc nhiệt độ môi trường ta có thể sử dụng các loại cảm biến LM35, DS18B20, LM335Z hay các module được tích hợp đo nhiệt độ như HR202, NTC, Với nhiệm vụ đọc nhiệt độ môi trường để xử lý thì cảm biến nhiệt độ DHT11 có thể đáp ứng tốt yêu cầu đề tài. Với ưu điểm như hoạt động khá chính xác với sai số ít, kích thước nhỏ và giá thành thấp, cảm biến nhiệt độ và độ ẩm DHT11 là một trong những cảm biến tương tự được sử dụng rất nhiều trong các ứng dụng đo nhiệt độ và độ ẩm Ứng dụng Cảm biến quang đóng vai trò rất quan trọng trong lĩnh vực công nghiệp tự động hóa. Ứng dụng chủ yếu của cảm biến DHT11 là dùng để đo nhiệt độ và độ ẩm và để phục vụ cho các hoạt động trong công nghiệp, BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 17 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.3.3 Động cơ DC Giới thiệu Động cơ DC là động cơ điện hoạt động với dòng điện một chiều. Đầu dây ra của động cơ thường gồm hai dây (dây nguồn - VCC và dây tiếp đất - GND). Khi cung cấp năng lượng, động cơ DC sẽ bắt đầu quay, chuyển điện năng thành cơ năng. Hầu hết các động cơ DC sẽ quay với cường độ RPM rất cao (số vòng quay/ phút). Tốc độ không tải của động cơ DC nếu không giảm tốc có thể đạt từ 1000RPM tới 40.000RPM. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động – Cấu tạo: gồm có 3 phần chính stator (phần cảm), rotor (phần ứng), và phần cổ góp - chỉnh lưu. + Stator của động cơ điện 1 chiều thường là 1 hay nhiều cặp nam châm vĩnh cửu, hay nam châm điện. + Rotor có các cuộn dây quấn và được nối với nguồn điện một chiều. + Bộ phận chỉnh lưu, nó có nhiệm vụ là đổi chiều dòng điện trong khi chuyển động quay của rotor là liên tục. Thông thường bộ phận này gồm có một bộ cổ góp và một bộ chổi than tiếp xúc với cổ góp.  Nguyên lý hoạt động: Pha 2 Pha 1 Pha 3 Hình 2.10 Nguyên lý hoạt động của động cơ điện một chiều + Pha 1: Từ trường của rotor cùng cực với stator, sẽ đẩy nhau tạo ra chuyển động quay của rotor. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 18 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT + Pha 2: Rotor tiếp tục quay. + Pha 3: Bộ phận chỉnh điện sẽ đổi cực sao cho từ trường giữa stator và rotor cùng dấu, trở lại pha 1. Nếu trục của một động cơ điện một chiều được kéo bằng 1 lực ngoài, động cơ sẽ hoạt động như một máy phát điện một chiều, và tạo ra một sức điện động cảm ứng. Phân loại - Động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập. - Động cơ điện 1 chiều kích từ song song. - Động cơ điện 1 chiều kích từ nối tiếp. - Động cơ điện 1 chiều kích từ hỗn hợp. Ứng dụng Bởi có thể dễ dàng điều chỉnh tốc độ và khả năng làm việc trong môi trường quá tải nên động cơ điện một chiều giữ vai trò rất quan trọng trong công nghiệp. Ứng dụng trong các thiết bị cần điều khiển tốc độ quay liên tục trong phạm vi lớn như máy công cụ lớn, máy cán thép, máy kéo sợi, Ngoài ra, động cơ điện một chiều còn được ứng dụng trong học tập, các mô hình đồ án, các công trình nghiên cứu về điện tử, tự động hóa. 2.3.4 NodeMCU 1.0 (ESP-12E Module) Giới thiệu: ESP8266 NodeMCU ESP8266 NodeMCU là dạng vi điều khiển tích hợp Wifi (Wifi SoC) được phát triển bởi Espressif Systems, một nhà sản xuất Trung Quốc có trụ sở tại Thượng Hải. Với vi điều khiển và Wifi tích hợp, ESP8266 cho phép lập trình viên có thể thực hiện...hững thiết bị được kết nối với nhau có sẵn trên thị trường như: PIC 16F887, ESP8266, nên các vấn đề thi công mạch như vẽ layout, ủi hay hàn linh kiện trong chương này mà thay vào đó nhóm chú trọng về các chương trình điều khiển các thiết bị được sử dụng trong đề tài. Sau khi thiết kế hoàn chỉnh sơ đồ nguyên lý cho toàn hệ thống, nhóm tiến hành thi công mô hình. Hệ thống được thi công bao gồm hai phần chính là thi công phần cứng và thi công phần mềm. Cụ thể như sau:  Về phần cứng: tiến hành kết nối các linh kiện điện tử phần mềm protus, sau đó tiền hành vẽ layout, in mạch và hàn linh kiện  Về phần mềm: xây dựng giải thuật và viết chương trình cho hệ thống. Chương trình được lập trình dựa vào nguyên lý hoạt động của hệ thống từ khi cấp nguồn cho đến khi hệ thống ngừng hoạt động, áp dụng được giải thuật điều khiển vào mô hình một cách tốt nhất. Toàn bộ quá trình thi công hệ thống phải đảm bảo tất cả những yêu cầu về thiết kế mà nhóm đã đặt ra ban đầu. 4.2 THI CÔNG HỆ THỐNG. 4.2.1 Thi công bo mạch. a. Mạch PCB hệ thống chạy chữ Led Matrix. Hình 4.1 Mạch PCB của mạch chạy chữ trên Led Matrix. Bảng 4.1 Thông số từng linh kiện của mạch chạy chữ trên LED MATRIX. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 46 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG STT Tên linh kiện Số Điện áp hoạt Dòng điện tiêu lượng động thụ 1 VĐK PIC16F887 1 5V 50mA 2 Led Matrix 4 3.5-5V 640mA 3 Module Bluetooth HC-05 1 3.3-5V 30mA 4 Điện trở 220 Ω 1 5V 1.5mA 5 Điện trở 4.7 Ω 7 5V 1.5mA 6 Điện trở 1 kΩ 1 5v 1.5mA 7 Led đơn 1 1.8-3V 15mA 8 74HC595 4 0.5-7 V 80mA 9 ULN2803 1 5V 25mA b. Mạch PCB hệ thống đo nhiệt độ độ ẩm tưới cây và bật đèn sưởi tự động. Hình 4.2 Mạch PCB của hệ thống đo nhiệt độ độ ẩm tưới cây và bật đèn sưởi tự động. Bảng 4.2 Thông số từng linh kiện của mạch đo nhiệt độ độ ẩm dùng để tưới cây và bật đèn sưởi ấm tự động. STT Tên linh kiện Số lượng Điện áp Dòng điện hoạt động tiêu thụ 1 VĐK PIC16F887 1 5V 50mA BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 47 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG 2 Mudule cảm biến DHT11 1 3.5-5V 320mA 3 LCD 16x2 1 3.3-5V 30mA 4 Điện trở 470 4 5V 1.5mA 5 Điện trở 1KΩ 1 5V 1.5mA 6 Điện trở 220 Ω 4 5V 1.5mA 7 Led 4 1.8-3V 20 mA 8 Đèn sưởi 2 220V AC 9 Động cơ DC 2 3-5V 100-200mA 10 Relay 4 5V 5mA c. Mạch PCB hệ thống thẻ RFID. Hình 4.3 Mạch PCB hệ thống thẻ RFID. Bảng 4.3 Thông số từng linh kiện của mạch quẹt thẻ RFID. STT Tên linh kiện Số Điện áp hoạt động Dòng điện tiêu lượng thụ 1 PIC16F887 1 5V 50 mA 2 LCD 16x2 1 2.7-5V 20-30 mA. 3 Điện trở 1KΩ 2 5V 1.5 mA 4 Led đơn 1 1.8-3V 10-20 mA 5 Buzzer 1 3.5V-5V 25 mA BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 48 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG 6 Module RFID 1 3.3V 13-26 mA RC522 7 Điện trở 330Ω 1 5V 1.5 mA 8 Động cơ DC 1 5V 800 mA d. Mạch PCB điều khiển thiết bị. Hình 4.4 Mach PCB của hệ thống điều khiển thiết bị Bảng 4.4 Thông số từng linh kiện của mạch điều khiển thiết bị thông qua Module Wifi ESP8266. Điện áp cung Dòng điện tiêu thụ STT Linh kiện Số lượng cấp Kit RF Thu Phát Wifi 320mA 1 ESP8266 NodeMCU 1 5VDC Lua CP2102 2 Relay 6 5VDC 5mA 4 Điện trở 220 Ω 6 5V 1.5mA BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 49 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG 5 Điện trở 1kΩ 6 5V 1.5mA 6 Led đơn màu xanh 6 3 -3.4V 20mA 7 Quạt 3 12V DC 100 mA 8 Đèn 3 12V DC 250mA 4.2.2 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 ra để 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. Lắp ráp mạch điều khiển trung tâm (chính) Sau khi đã ủi mạch, tiến hành gắn và hàn linh kiện theo sơ đồ mạch nguyên lý vào mạch. a. Hệ thống chạy chữ Led Matrix. Hình 4.5 Hệ thống chạy chữ Led Matrix BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 50 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG b. Hệ thống đo nhiệt độ độ ẩm tưới cây và bật đèn sưởi ấm tự động. Hình 4.6 Hệ thống đo nhiệt độ độ ẩm tưới cây và bật đèn sưởi ấm tự động. c. Hệ thống thẻ RFID. Hình 4.7 Hệ thống thẻ RFID. d. Hệ thống điều khiển thiết bị qua wifi bằng esp8266. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 51 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG Hình 4.8 Hệ thống điều khiển thiết bị qua wifi bằng ESP8266. Hình 4.9 Tổng quan mô hình công viên 4.0. 4.3 ĐÓNG GÓI VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH. 4.3.1 Đóng gói bộ điều khiển. Sau khi thi công, kiểm tra và rắp ráp xong các board mạch hệ thống, nhóm tiến hành đóng gói bộ điều khiển như hình: BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 52 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG Hình 4.10 Mô hình công viên 4.0. 4.3.2 Thi công mô hình. Mô hình được làm bằng chất liệu sắt, kiến, tấm gỗ và được trang trí bằng bột cỏ, cây xanh . Loại nguyên liệu này rất dễ mua, thể tìm thấy ở các cửa hàng bán ở các cửa hang vật liệu. Mô hình được bao quanh là sắt và mặt dưới của mô hình là tấm gổ, chiều dài 80cm, chiều rộng 80cm, chiều cao 15cm, sau khi đã chuẩn bị các dụng cụ và thiết bị cần thiết nhóm đã hàn các thanh sắt và dán tấm gổ để tạo thành khung mô hình và tiến hành trang trí mô hình bằng bột cỏ và cây xanh. Hình 4.11 Cây xanh trong công viên. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 53 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG Hình 4.12 Ghế. Hình 4.13 Que đè lưỡi. Hình 4.14 Bột cỏ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 54 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG 4.4 LẬP TRÌNH HỆ THỐNG 4.4.1 Lưu đồ giải thuật a. Lưu đồ và giải thuật hệ thống chạy chữ Led Matrix. Hình 4.15. Lưu đồ giải thuật hệ thống chạy chữ Led Matrix Sau khi khởi tạo GPIO và thiết lập ngắt UART thì nhận dử liệu từ Module Bluetooth, đọc dữ liệu và lưu vào hệ thống Eeprom, sau đó hiên thị nội dung quảng cáo lên led matrix. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 55 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG Hình 4.16. Lưu đồ ngắt UART và nhận dữ liệu từ Module Bluetooth Bắt đầu nhận dữ liệu từ điện thoại và bắt đầu lưu vào eeprom khi biến isrun=1 nếu nhập quá số dung lượng yêu cầu sẻ không hiển thị và nhập lại b. Lưu đồ hệ thống đo nhiệt độ độ ẩm dùng để tưới cây và bật đèn sưởi tự động. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 56 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG Hình 4.17. Lưu đồ hệ thống đo nhiệt độ độ ẩm Sau khi khởi tạo, LCD, DHT11, TIMER và cài đặt nhiêt độ max, nhiệt độ min, độ ẩm max, độ ẩm min thì bắt đầu đọc nhiệt độ từ DHT11 và DHT11 sẻ đọc 40 bit 8 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 57 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG bit đầu tiên là phần nguyên của độ ẩm, 8 bit kế tiếp là phần thập phân của độ ẩm, 8 bit kế tiếp là phần nguyên của nhiệt độ, 8 bit kế tiếp nữa là phần thập thân của nhiệt nhiệt, sau đo cộng lần lượt lại nếu như bằng 8 bit cuối cùng thì nhiệt độ và độ ẩm đo chính xác, nếu như không bằng thì phải đo lại và so sánh nhiệt độ và độ ẩm đo với nhiệt độ max, nhiệt độ min, độ ẩm max và độ ẩm min để điều khiển động cơ. c. Lưu đồ hệ thống quẹt thẻ RFID. Hình 4.18. Lưu đồ hệ thống quẹt thẻ RFID Chương trình chính đầu tiên sẽ cho hiển thị thông tin trạng thái đã lập trình sẵn ra màn hình LCD. Sau đó sẽ xử lý nhận tín hiệu từ Modul RFID. Khi có tín hiệu truyền về PIC 16F887 thì sẽ gửi tín hiệu đến mạch L298 và sẽ điều khiển động cơ quay 1 góc 90 độ. Sử dụng thêm BUZZER và LED để báo động khi quét thẻ sai quá 3 lần. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 58 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG Lưu đồ chương trình con mở cửa Lưu đồ chương trình con đóng cửa Hình 4.19. Lưu đồ đóng cửu và mở cửa hệ thống quẹt thẻ RFID Chương trình con quay động cơ thuận nghịch. Khi có tín hiệu thì động cơ sẽ quay 1 góc 90 độ. Với bước 1 là 7.5 độ nên ta cho chạy 12 bước để có thể quay 1 góc 90 độ. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 59 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG Hình 4.20. Lưu đồ chương trình con Buzzer và đèn báo động Chương trình con điều khiển BUZZER ta sẽ cho một biến DEM khi quét thẻ sai 3 lần thì BUZZER sẽ hú và sáng đèn để báo động cho người dùng biết thẻ sai. d. Lưu đồ của hệ thống điều khiển thiết bị qua Wifi bằng ESP8266. Hình 4.21. Lưu đồ hệ thống điều khiển thiết bị qua Wifi BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 60 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG Hình 4.22. Lưu đồ chương trính con bật tắt thiết bị Sau khi khởi tạo và kết nối wifi sever thì sau đó sẽ nhận dữ liệu từ websever và cho điều khiển thiết bị bật tắt theo như ý muốn bằng cách gán tương ứng tương ứng với từng thiết bị mức cao hoặc mức thấp. 4.4.2 Phần mềm lập trình cho vi điều khiển. a. Giới thiệu phần mềm lập trình.  Giới thiệu về cách tạo Project để tiền hành lập trình trên phần mềm CCS. Chúng ta sẽ theo các bước sau để mở một giao diện làm viêc của CCS  Bước 1: Tạo một Project mới bằng cách chọn File ở giao diện CCS  New Project Wizard, chọn nơi lưu project và tên của project) BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 61 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG Hình 4.23 Tạo Project trên phần mềm CCS Hình 4.24 Lưu Project phần mềm CCS  Bước 2: Chọn thiết bị cho Project bằng cách nhấn  device  PIC16F887 và chọn thạch anh 20M  Create project BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 62 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG Hình 4.25 Chọn thiết bị và thạch anh tương ứng.  Bước 3: Mở vùng viết chương trình bằng cách chọn mục File  Open  Project Hình 4.26 Giao diện viết quy trình viết trên của phần mềm CCS BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 63 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG  Giới thiệu về cách tạo Project để tiền hành lập trình trên phần mềm Arduino.  Bước 1: Mở phần mềm Arduino, chọn File  New để đi đến vùng làm việc chính của phần mềm. Hình 4.27 Giao diện chính của phần mềm Arduino.  Bước 2: Mở vùng viết chương trình bằng cách chọn mục Open  Project .  Giao diện MIT App Inventor và cách tạo giao diện và lập trình. Bước 1: mở trình trang chủ của MIT App Inventor: Hình 4.28 Giao diện chính của MIT App Inventor. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 64 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG Bước 2: tiến hành tạo project , Project  Start new project  nhập tên project và lưu. Hình 4.29 Tạo project trên MIT App Inventor. Bước 3: chọn project mới tạo trang chủ sẻ tự động chuyển sang trình duyệt tạo giao diện và viết code để kết nối Hình 4.30 Giao diện được tạo ra trên trang chủ MIT App Inventor. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 65 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG Hình 4.31 Code được thiết kế để kết nối từ App trên điện thoại với trung tâm điều khiển b. Viết chương trình hệ thống.  Chương trình chính của hệ thống chạy chữ Led Matrix void main() { int8 i,j; enable_interrupts(int_rda); enable_interrupts(GLOBAL); //=========================================== set_TRIS_A(0); // Thiet lap chan vao ra set_TRIS_b(0); delay_ms(10); //=========================================== tudau: isrun = 0; max_char = read_eeprom(0xff); if(max_char>37) { max_char = 31; luudata(); } //31 ki tu.+10...? // 31 - 12 time = read_eeprom(300); if(time>72) time = 40; //=======BEGIN DISPLAY FUNCTION============== //Doan chuong trinh nay se hien thi noi dung ban tin luu trong EEPROM while(true) BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 66 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG { for (i=0;i<=32;i++) // Clear RAM of buff_disp buff_disp[i]=0xff; for (i=0;i<=max_char;i++) // Begin of text { j=read_eeprom(i)-32; //read_eeprom(i)-32; //Lay gia tri ASCII cua ky tu if (j<=51) copy_2_ram1(j); else { j=j-51; copy_2_ram2(j); } if(isrun==1) goto tudau; } } } //========= END MAIN ==============  Chương trình chính của hệ thống đo nhiệt độ độ ẩm tưới cây và bật đèn sưởi tự động int main() { unsigned int8 str[20]; setup_timer_1(t1_internal|t1_div_by_4); set_timer1(15536); enable_interrupts(int_timer1); enable_interrupts(GLOBAL); lcd_init(); lcd_gotoxy(1,1); lcd_putc(" DATN-2019"); while(true) { BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 67 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG if(DHT_GetTemHumi(dh_nhiet_do,dh_nhiet_do2,dh_do_am,dh_do_am2)) { sprintf(str,"DO AM:%u,%u",dh_do_am,dh_do_am2); lcd_gotoxy(1,1); printf(lcd_putc,"%s",str); lcd_putc('%'); sprintf(str,"NHIET DO:%u,%u",dh_nhiet_do,dh_nhiet_do2); lcd_gotoxy(1,2); printf(lcd_putc,"%s",str); lcd_putc(223); if(dh_nhiet_do>=NhietDoMax || dh_do_am<=DoAmMin)/// bat may suoi am && dh_do_am>=DoAmMax { output_bit(bom_2,1); output_bit(bom_1,1); } else { output_bit(bom_2,0); output_bit(bom_1,0); } if( dh_nhiet_do=DoAmMax )/// bat may suoi am && dh_do_am<=DoAmMin { output_bit(den_1,1); output_bit(den_2,1); } else { output_bit(den_1,0); output_bit(den_2,0); BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 68 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG } } delay_ms(1000); } return 1; } //========= END MAIN ==============  Chương trình chính của hệ thống quẹt thẻ RFID VOID MAIN() { SET_TRIS_E(0X00); SET_TRIS_B(0X00); SET_TRIS_D(0X00); SET_TRIS_C(0X20); OUTPUT_C(0X00); OUTPUT_LOW(BZ); LCD_INIT(); MFRC522_Init(); LCD_GOTOXY(0,1); LCD_PUTC(" WELCOME "); LCD_GOTOXY(1,2); LCD_PUTC(" CONG VIEN SPKT "); DELAY_MS(2000); THE=0; WHILE(TRUE) { IF (MFRC522_isCard (&TagType)) //Check any card { printf (LCD_PUTC,"\fXin moi quet the"); //Read ID IF (MFRC522_ReadCardSerial (&UID)) { BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 69 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG //size = MFRC522_SelectTag (&UID); QUET_THE(RFID,UID); //XAC THUC VOI UID DELAY_MS(500); if( THE == 1) { DEM=0; OUTPUT_LOW(BZ); IF( ST == 0) { lcd_gotoxy(0, 1); printf(LCD_PUTC, "CUA DA DUOC DONG"); DELAY_MS(2000); lcd_gotoxy(0, 1); printf(LCD_PUTC, " WELCOME "); lcd_gotoxy(1,2); printf (LCD_PUTC, " CONG VIEN SPKT"); APP(); DELAY_MS(1000); } IF(ST == 1) { REV(); lcd_gotoxy(0, 1); printf (LCD_PUTC, " **XIN MOI VAO** "); lcd_gotoxy(1,2); printf (LCD_PUTC, " CONG VIEN SPKT"); DELAY_MS(1000); } ST=ST+1; IF( ST==2) { ST=0; BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 70 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG } } ELSE { DEM++; lcd_gotoxy(0, 1); printf (LCD_PUTC, " ** SAI THE ** "); DELAY_MS(100); IF(DEM==4) {DEM=3;} { IF(DEM == 3) { OUTPUT_HIGH(BZ); DELAY_MS(10); } lcd_gotoxy(0, 1); printf (LCD_PUTC, "The khong hop le %c", dem); lcd_gotoxy(1,2); printf (LCD_PUTC, "UID:"); FOR(I=0;I<5;I++) { printf(lcd_putc,"%x",UID[I]); } } } MFRC522_Halt () ; } } } } //========= END MAIN ============== BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 71 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG  Chương trình của hệ thống điều khiển thiết bị qua wifi void setup(void) { pinMode(role1,OUTPUT); pinMode(role2,OUTPUT); pinMode(role3,OUTPUT); pinMode(role5,OUTPUT); pinMode(role4,OUTPUT); pinMode(role6,OUTPUT); digitalWrite(role1,LOW); digitalWrite(role2,LOW); digitalWrite(role3,LOW); digitalWrite(role4,LOW); digitalWrite(role5,LOW); digitalWrite(role6,LOW); //ESP.wdtDisable(); // used to debug, disable wachdog timer, Serial.begin(9600); // full speed to monitor WiFi.begin(SSID, PASS); // Connect to WiFi network while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) { // Wait for connection delay(500); Serial.print("."); } // Set up the endpoints for HTTP server, Endpoints can be written as inline functions: server.on("/", []() { homepage(); server.send(200, "text/html", form); }); server.on("/status1=1",[](){ //HAM THUC HIEN KHI NHAN DUOC GIA TRI on1 tu web // Serial.println("a"); digitalWrite(role1,1);// kich muc 0 status1=true; homepage(); BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 72 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG server.send(200, "text/html", form); }); server.on("/status1=0",[](){ // Serial.println("b"); digitalWrite(role1,0); status1=false; homepage(); server.send(200, "text/html", form);}); server.on("/status2=1",[](){ // Serial.println("c"); digitalWrite(role2,1); status2=true; homepage(); server.send(200, "text/html", form);}); server.on("/status2=0",[](){ // Serial.println("d"); digitalWrite(role2,0); status2=false; homepage(); server.send(200, "text/html", form);}); server.on("/status3=1",[](){ // Serial.println("c"); digitalWrite(role3,1); status3=true; homepage(); server.send(200, "text/html", form);}); server.on("/status3=0",[](){ // Serial.println("d"); digitalWrite(role3,0); status3=false; homepage(); server.send(200, "text/html", form);}); server.on("/status4=1",[](){ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 73 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG // Serial.println("c"); digitalWrite(role4,1); status4=true; homepage(); server.send(200, "text/html", form);}); server.on("/status4=0",[](){ // Serial.println("d"); digitalWrite(role4,0); status4=false; homepage(); server.send(200, "text/html", form);}); server.on("/status5=1",[](){ digitalWrite(role5,1); status5=true; homepage(); server.send(200, "text/html", form);}); server.on("/status5=0",[](){ // Serial.println("d"); digitalWrite(role5,0); status5=false; homepage(); server.send(200, "text/html", form);}); server.on("/status6=1",[](){ // Serial.println("c"); digitalWrite(role6,1); status6=true; homepage(); server.send(200, "text/html", form);}); server.on("/status6=0",[](){ // Serial.println("d"); digitalWrite(role6,0); BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 74 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG status6=false; homepage(); server.send(200, "text/html", form);}); server.begin(); // Start the server Serial.print("SSID : "); // prints SSID in monitor Serial.println(SSID); // to monitor char result[16]; sprintf(result, "%3d.%3d.%1d.%3d", WiFi.localIP()[0], WiFi.localIP()[1], WiFi.localIP()[2], WiFi.localIP()[3]); Serial.println(); Serial.println(result); Serial.println("WebServer ready! "); Serial.println(WiFi.localIP()); // Serial monitor prints localIP } void loop(void) { server.handleClient(); } //========= END MAIN ============== 4.5 VIẾT TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG, THAO TÁC. 4.5.1 Tài liệu hướng dẫn sử dụng. Bước 1: Cấp nguồn cho toàn hệ thống hoạt động. Bước 2: để sử dụng hiển thị tên công viên hay thông báo trên hệ thống chạy chữ Led Matrix người quản lý phải có điện thoại Smartphone và phải tải app đã được thiết kế trên trang thủ MIT App Inventor sau khi tải app về điện thoại và mở ra giao diện điều khiển người quản lý chỉ cần nhập nội dung cần hiển thị và cho chạy. Bước 3: Nhận thẻ RFID và quẹt thẻ ở cổng công viên để vào công viên Bước 4: Sinh viên muốn sử dụng quạt và đèn ở khu chòi thì kết nối Wifi của công viên sau đó vào bất kì trình duyệt web nào nhập địa chỉ IP của wifi công viên được dán trên bàn, sau đó sẽ hiện ra 1 trình duyệt Web điều khiển đèn và quạt. Sau đó thì người dùng có thể điều khiển đèn và quạt 1 cách hợp lý. 4.5.2 Quy trình thao tác. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 75 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG Hình 4.32 Qui trình thao tác các hệ thống.  Giải thích Bắt đầu cấp nguồn cho toàn bộ hệ thống. Công viên có cổng chào được để hiển thị tên công viên hay thông báo công viên đóng cửa , để sử dụng được yêu cầu người quản lý phải có smartphone và có MIT App Inventor được tải trên trang chủ: https://appinventor.mit.edu/explore/ Hình 4.33 Giao diện điều khiển trên Smartphone. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 76 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG Muốn hiển thị nội dung gì chỉ cần nhập nội dung vào. Muốn vào công viên yêu cầu sinh viên phải có thẻ RFID đã được đăng ký và tiến hành quẹt thẻ, nếu thẻ đúng cửa sẻ tự động mở và hiển thị trên lcd, nếu thẻ sai quá 3 lần thì coi và đèn báo động, để ngưng báo động yêu cầu nhập thẻ đúng. Công viên có hệ thống đo nhiệt độ và độ ẩm để tưới cây và bật đèn sưởi tự động. Trong công viên có đèn và quẹt trong các khu chòi để sinh viên có thể sử dụng, để sử dụng được yêu cầu sinh viên phải có smartphone, sinh viên chỉ cần kết nối wifi của công viên và vào trình duyệt web bất kì và nhập địa chỉ IP wifi của công viên thì trình duyệt sẽ mở ra 1 giao diện điều khiển đèn và quạt. Hình 4.34 Giao diện điều khiển thiết bị qua wifi. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 77 CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ 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 16 tuần. Bên cạnh đó là nhận xét, đánh giá và đề xuất hướng phát triển của sản phẩm mô hình để hoàn thiện và có thể đi vào thực tế. 5.2 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC. Qua quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài, nhóm nhận thấy được đề tài có khả năng ứng dụng vào thực tiễn cao, đáp ứng được nhu cầu cuộc sống hiện đại ngày nay và đi đúng xu hướng của thời đại. Đồng thời đề tài này cũng là một nguồn tài liệu có giá trị cho các bạn sinh viên những khóa tiếp theo có thể tham khảo khi nghiên cứu những đề tài có liên quan. Bên cạnh đó, nhóm cũng bổ sung cho mình những kiến thức hay và bổ ích. 5.2.1 Lập trình các cảm biến. Các cảm biến được sử dụng trong đề tài này (DHT11, độ ẩm, nhiệt độ) là những cảm biến cần thiết trong cuộc sống. Có thể nói, các cảm biến ngày nay được sản xuất ngày một đơn giản và nhỏ gọn hơn, nhằm đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng. Quá trình nghiên cứu đề tài này đã giúp nhóm thực hiện nâng cao kỹ năng đọc – hiểu cảm biến, trau dồi thêm kiến thức về các loại cảm biến. Đặc biệt là, tăng khả năng vận dụng lý thuyết vào thực tế, có khả năng lựa chọn được loại cảm biến phù hợp với từng yêu cầu của thực tiễn đời sống 5.2.2 Áp dụng công nghệ RFID. Hệ thống RFID được ứng dụng rất rộng rãi vào rất nhiều lĩnh vực, đời sống như: kiểm soát xe cộ, thu phí đường bộ, kiểm soát hành lý hành khách, quản lý nhân sự và chấm công nhân viên, có thể thay thế công nghệ mã vạch, giúp lưu giữ nhiều thông tin về sản phẩm hơn. Khi đưa thẻ RFID vào vùng hoạt động của đầu đọc RFID, sóng vô tuyến phát ra từ đầu đọc sẽ cung cấp cho thẻ RFID một dòng điện đủ nhỏ để kích hoạt hệ thống mạch điện nằm trong thẻ giúp nó gửi lại tín hiệu hồi đáp và thực hiện trao đổi dữ liệu theo yêu cầu của bộ điều khiển kết nối với đầu đọc RFID. Sau khi nhận được dữ liệu từ thẻ bộ điều khiển sẽ đưa ra yêu cầu điều khiển tùy vào từng ứng dụng cụ thể. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 78 CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ Trong đề tài này nhóm đã tận dụng cộng nghệ RFID để tiến hành kiếm soát người đã đăng ký thẻ vào công viên để tránh những hoạt động trộm cắp sẽ ra. Do thời gian có hạn nên nhóm chỉ mới nghiên cứu được cách sử dụng quẹt thẻ để mở cửa và cảnh báo khi thẻ sai hoặc có người lạ nên hệ thống còn rất nhiều khuyết điểm khác. 5.2.3 Tổng hợp cách lập trình PIC 16F887 1 cách tối ưu. PIC 16F887 là vi điều khiển được sử dụng phổ biến hiện nay, nó có rất nhiều chức năng. Tuy nhiên, để hiểu về các chức năng của nó và lập trình thành thạo trên PIC 16F887 là điều không dễ dàng. Và qua quá trình tìm hiểu và nghiên cứu đề tài thì nhóm đã biết được cách lập trình cho vi điều khiển này, nó có khả năng đọc các cảm biến cụ thể trong đề tài này nhóm thực hiện đọc con cảm biến LM35, DHT11. Từ đó làm nền tảng để nhóm có thể phát triển ý tưởng điều khiển được mọi thứ xung quanh, biến chúng trở nên thông minh hơn. 5.2.4 Tổng hợp lập trình ESP8266 1 cách tối ưu. ESP8266 là một trong những trung tâm điều khiển thông minh được sử dụng rộng rãi. Tuy nhiên, để sử dụng thành thạo và đầy đủ các chức năng của nó thì không phải dễ. Và đó là kết quả của quá trình nghiên cứu đề tài này mà nhóm thực hiện có được. hiện tại dòng chip ESP8266 của Espressif đang được sử dụng rất phổ biến trong các thiết bị giao tiếp với smartphone hay web server thông qua. Trong đề này này nhóm đã nghiêm cứu và lập trình để điều khiển các thiết bị qua wifi từ websever. 5.2.5 Lựa chọn và phân tích các ngôn ngữ viết ứng dụng trên điện thoại Android và Web. Sau thời gian nghiên cứu, nhóm đã biết cách viết ứng dụng trên Android bằng MIT App Inventor, trang webserver để điều khiển thiết bị qua wifi. App android được viết bằng MIT App Inventor. Còn web server thiết kế bằng phần mềm lập trình Arduino và sau đó được đưa lên Web bằng giao thức MQTT. 5.3 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM. Cấp nguồn cho toàn hệ thống.  Quẹt thẻ RFID. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 79 CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ Hình 5.1 cổng ra vào quẹt thẻ RFID. Tiến hành quẹt thẻ để vào. Hình 5.2 Quẹt thẻ đúng và mở cửa Sau khi quẹt thẻ nếu thẻ đúng thì LCD sẻ hiển thị “XIN MOI VAO CONG VIEN SPKT”. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 80 CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ Hình 5.3 Quẹt thẻ để đóng cửa. Sau khi vào công viên chỉ cần quẹt lại thẻ 1 lần nữa thì cửa sẻ tự động đóng lại và LCD hiển thị “CUA DA DUOC DONG”. Hình 5.4 Quẹt thẻ sai. Nếu quẹt thẻ sai LCD sẻ hiển thị “The khong hop le” và nếu quẹt sai quá 3 lần thì sẻ cảnh báo bang đèn và còi.  Hiển thị chạy chữ Led Matrix. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 81 CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ Hình 5.5 Giao diện điều khiển trên Smartphone. Người quán lý muốn hiển thị cổng chào của công viên hay thông báo thì chỉ cần nhập nội dung vào chỗ được thiết lập trên App điện thoại. Hình 5.6 Hiển thị nội lên Led Matrix.  Điều khiển thiết bị qua wifi. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 82 CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ Hình 5.7 Giao diện điều khiển thiết bị qua wifi. Sau khi kết nối wifi của công viên và mở trình quyệt web bất kì nhập địa chỉ IP của công viên được dáng lên ghế của công viên sẻ hiển thị giao diện điều khiển. Hình 5.8 đèn và quạt được mở khi điều khiển trên giao diện. Sau khi nhấn thay đổi trạng từ trạng thái Off sáng On thì đèn và quạt sẻ được mở đồng thời trên giao diện sẽ hiển thị trạng thái ON hay OFF để dễ dàng giám sát. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 83 CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ  Đọ nhiệt độ độ ẩm tưới cây và bật đèn sưởi tự động. Hình 5.9 đo nhiệt độ độ ẩm hiển thị LCD Nhiệt độ và độ ẩm được thu thập được từ cảm biến DHT11 sẻ hiển thị lên LCD. Nếu nhiệt độ đo cao hơn nhiệt độ cài đặt và độ ẩm đo thấp hơn độ ẩm cài đặt thì trung tâm điều khiển sẽ cho tưới cây và nhiệt độ đo thấp hơn nhiệt độ đo cài và độ ẩm cao hơn độ ẩm cài thì sẻ cho bật đèn sưởi. 5.4 NHẬN XÉT – ĐÁNH GIÁ. 5.4.1 Nhận xét. Sau thời gian 16 tuần nghiên cứu và thực hiện đề tài, mạch cơ bản đáp ứng được yêu cầu thiết kế ban đầu. Dưới đây là một số nhận xét: a. Ưu điểm - Hệ thống chạy tương đối tốt. - Hệ thống có thể được điều khiển thiết bị ở bất kì đâu khi kết nối được wifi của công viên - Hệ thống tự động động tưới cây theo nhiệt độ đã cài đặt, - Ứng dụng RFID để đóng mở cửa. Có cảnh báo trộm khi nhập sai mật khẩu 3 lần. - Giao diện thiết kế dễ sử dụng và đẹp mắt. b. Hạn chế - Hệ thống phụ thuộc vào tốc độ của wifi. - Hệ thống thẻ RFID chỉ sử dụng quẹt thẻ cho mở cửa khi thẻ đúng và cảnh báo khi thẻ sai quá 3 lần chưa kiểm soát toàn bộ các thành viên và lưu trữ danh sách thanh viên củng như giám sát số lượng đang sinh hoạt trong công viên và danh sách đăng kí thành viên khi tham gia công viên. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 84 CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ 5.4.2 Đánh giá. Sau quá trình vận hành thử hệ thống, nhóm thực hiện đã thu về những số liệu như bảng sau: Bảng 5.1. Kết quả thử nghiệm vận hành hệ thống. STT Số lần thử nghiệm Số lần thực hiện đúng Xác xuất(%) 1 5 4 80% 2 10 8 80% 3 20 16 80% Qua những số liệu bảng trên, nhóm đánh giá hệ thống đạt yêu cầu với những mục tiêu đã đề ra. Mô hình có tính thẩm mỹ, an toàn, dễ sử dụng. Sau thời gian kiểm tra thử, mạch cho thấy sự ổn định. Tuy nhiên vẫn còn một số hạn chế cần khắc phục nếu muốn đưa vào thực tế đời sống như: tốc độ điều khiển và phản hồi còn chậm. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 85 CHƯƠNG 6. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Chương 6 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 KẾT LUẬN Sau khoảng thời 16 tuần nghiên cứu và tìm hiểu, nhóm đã hoàn thành quyển đồ án và thi công mô hình theo những yêu cầu đã đặt ra ban đầu. Trong quá trình thực hiện, nhóm đã thu được những kết quả nhất định: - Sản phẩm đạt yêu cầu điều khiển các thiết bị qua wifi. - Hệ thống đo nhiệt độ độ ẩm chính xác tương đối để điều khiển cho hệ thống tưới cây và bật đèn sưởi tự động. - Mạch thực hiện được chức năng mở cửa bằng RFID và có cảnh báo. - Mô hình thi công có tính thẩm mỹ cao, an toàn, dễ vận hành. 6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN - Mở rộng số thiết bị cần điều khiển với công suất lớn. - Có thể giám sát được tất cả các thành viên trong công viên và thành viên đăng ký thẻ tham gia công viên trên App điện thoại hoặc Web khi có kết nối Internet. - Thêm Camera giám sát tứng khu khi có sự cố thì có cảnh báo kịp thời như các thiết bị đèn và quạt bị hư hỏng. - Phát triển thêm hệ thống đọc điện năng tiêu thụ của các thiết bị. - Phát triển giao diện thông báo các bảng tin, các hoạt động của công viên. - Có thông tin