Đồ án tốt nghiệp
Sinh viên: Đoàn Duy Hà – CT701 Trang
1
MỞ ĐẦU
Ngày nay dưới sự phát triển rất mạnh mẽ của khoa học kĩ thuật nói
chung và công nghệ thông tin nói riêng, mạng cảm nhận không dây ra đời là
một trong những thành tựu cao của công nghệ chế tạo và công nghệ thông tin.
Một trong các lĩnh vực của mạng cảm nhận không dây ( Wireless Sensor
Network – WSN ) là sự kết hợp của việc cảm nhận, tính toán và truyền thông
vào trong các thiết bị nhỏ gọn đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người
cũng như phục vụ ngày một tốt hơn cho lợi ích của con người, làm cho con
người không mất quá nhiều sức lực, nhân công nhưng hiệu quả công việc vẫn
cao. Sức mạnh của WSN nằm ở chỗ khả năng triển khai một số lượng lớn các
thiết bị nhỏ có khả năng tự thiết lập cấu hình của hệ thống. Sử dụng những
thiết bị này để theo dõi theo thời gian thực, cũng có thể để giám sát điều kiện
môi trường, theo dõi cấu trúc hoặc tình trạng thiết bị…
Trong những nghiên cứu mới nhất hiện nay thì hầu hết các ứng dụng của
WSN là giám sát môi trường từ xa hoặc có thể mang theo một thiết bị nhỏ
gọn nhưng có sức mạnh có thể làm việc hiệu quả không kém một hệ thống
thiết bị cồng kềnh. Ví dụ như có thể ứng dụng WSN vào trong công việc
phòng cháy rừng bằng rất nhiều nút cảm biến tự động kết nối thành một hệ
thống mạng không dây để có thể ngay lập tức phát hiện những vùng có khả
năng cháy và gây cháy có thể đưa ra cảnh báo hoặc báo động cần thiết. Một
trong những ưu điểm lớn của mạng không dây WSN là chi phí chiển khai và
lắp đặt được giảm thiểu, dễ dàng lắp đặt vì kích thước nhỏ gọn, dễ sử
dụng.Thay vì hàng ngàn km dây dẫn thông qua các ống dẫn bảo vệ, người lắp
đặt chỉ làm công việc đơn giản là đặt thiết bị đã được lắp đặt nhỏ gọn vào vị
trí cần thiết. Mạng có thể được mở rộng theo ý muốn và mục đích sử dụng
của WSN, rất đơn giản ta chỉ việc thêm vào các thiết bị, linh kiện không cần
thao tác phức tạp
Trước xu thế phát triển nhanh chóng của mạng cảm nhận không dây, căn
cứ vào tình hình thực tế của nước ta đang cần các hệ thống giám sát các thông
số trong môi trường để phục vụ cho nhiều nghành, nhiều lĩnh vực đồ án đã
chọn hướng nghiên cứu là Mô hình mạng cảm nhận không dây - WSN .
Đồ án tốt nghiệp
Sinh viên: Đoàn Duy Hà – CT701 Trang
2
Đồ án được chia làm 5 chương với nội dung được trình bày như sau:
- Chương 1: Giới thiệu về mạng cảm nhận không dây.
- Chương 2: Tổng quan về màn hình tinh thể lỏng - LCD và Vi điều
khiển.
- Chương 3: Màn hình LCD 1602A và vi điều khiển CC1010
- Chương 4: Phần mềm nhúng cho hệ đo nhiệt tự động
- Chương 5: Cài đặt thử nghiệm trên hệ thống, các kết quả đạt được
Đồ án tốt nghiệp
Sinh viên: Đoàn Duy Hà – CT701 Trang
3
CHƯƠNG 1:
GIỚI THIỆU VỀ MẠNG CẢM NHẬN KHÔNG DÂY
(Wireless sensor Network - WSN)
1.1. Mạng cảm nhận không dây
Mạng cảm nhận không dây (WSN) thu thập dữ liệu môi trường ra đời
đáp ứng cho nhu cầu thu thập thông tin của môi trường tại một tập hợp các
điểm xác định trong một khoảng thời gian xác định nhằm phát hiện các quy
luận vận động và các đặc điểm thay đổi rất chậm của môi trường hoặc của đối
tượng, mạng cảm nhận không dây thông thường bao gồm các nút mạng cảm
nhận được phân bố trong một phạm vi không gian nhất định. Các nút cảm
nhận này sẽ tiến hành đo đạc các thông số của môi trường như nhiệt độ, độ
ẩm, độ mặn, độ PH, áp suất …Việc thu thập các thông tin này trong văn
phòng, nhà kho, công xưởng, viện bảo tàng, trong công nghiệp, y tế, nông
nghiêp, lâm nghiệp… WSN dường như đã trở thành giải pháp hấp dẫn vì
mang đến sự tiện lợi về nhiều phương diện, và đặc biệt trong nhiều trường
hợp thậm chí còn hạn chế được sự nguy hiểm cho con người trong những môi
trường làm việc khắc nghiệt ( nút mạng thay thế cho sự làm việc trực tiếp của
con người trong những môi trường có độc tính hay nhiệt độ cao, áp suất
cao ... ). Một hệ thống WSN hoàn thiện còn có khả năng theo dõi và cảnh báo
mức độ an toàn của môi trường hoặc định vị sự di chuyển các đối tượng trong
phạm vi của nó. Tùy theo mục đích của mạng cảm nhận mà có thể thiết kế các
nút mạng sao cho phù hợp.Các nút cảm nhận có bộ vi xử lý bên trong, thay vì
gửi dữ liệu thô tới nút đích nó có thể tiến hành xử lý đơn giản và gửi về dữ
liệu đã được xử lý theo yêu cầu.
Đồ án tốt nghiệp
Sinh viên: Đoàn Duy Hà – CT701 Trang
4
Hình 1.1: Minh họa mạng cảm nhận không dây cảnh báo sự cố
Các nút mạng cảm nhận thu thập thông tin môi trường sau đó gửi về nút
gốc ( nút cơ sở), nút gốc thường là cố định và được nối với PC, hoặc máy tính
xách tay qua cổng RS232 việc đó nảy sinh những vấn đề như sự thiếu linh
hoạt trong việc theo dõi ,dám sát trực tiếp môi trường, không cơ động…
Hình 1.2 là mô hình của một mạng cảm nhận không dây truyền thống có nút
gốc được nối cố định với máy vi tính hoặc máy tính xách tay.
Hình 1.2: Mạng cảm nhận thông thường sử dụng CC1010
Nút cảm nhận
CC1010
Nút cảm nhận
CC1010
Nút cảm nhận
CC1010
Nút gốc
CC1010 PC
RS 232
Liên kết có dây
Liên kết không dây
Đồ án tốt nghiệp
Sinh viên: Đoàn Duy Hà – CT701 Trang
5
Từ đề tài cụ thể “CHƯƠNG TRÌNH THU NHẬN, XỬ LÝ DỮ LIỆU,
CẢNH BÁO SỰ CỐ TRÊN NÚT MẠNG CẢM NHẬN KHÔNG DÂY
(WSN), HIỂN THỊ BẰNG MÀN HÌNH TINH THỂ LỎNG - LCD ”. Sau
đây em xin giới thiệu một ứng dụng của mạng cảm nhận WSN thu thập dữ
liệu môi trường, giải quyết được đa số những nhược điểm của một mạng cảm
nhận không dây thông thường, cụ thể đề tài sẽ đi vào tìm hiểu, phân tích thiết
kế một nút mạng di động có khả năng thu nhận dữ liệu, xử lý, hiển thị lên
màn hình LCD với kích thước nhỏ gọn, tiêu thụ ít năng lượng, tiết
kiệm…Hình 1.3 minh họa một mô hình mạng cảm nhận sử dụng CC1010
được kết nối với một màn hình tinh thể lỏng.
Hình 1.3: Hệ thống cảm nhận sử dụng CC1010 kết nối với LCD
Ở đây LCD được gắn với bộ phận nhân dữ liệu ,xử lý và hiển thị kết quả
lên màn hình LCD.Có thể coi đây như một nút mạng di động ,hoạt động tốt
trong phạm vi của mạng cảm nhận không dây - WSN.Như vậy chúng ta
không cần thiết phải có kết nối PC mà vãn có thể theo dõi được các thông số
của môi trường cũng như tình trạng ở những nút mạng cảm nhận một cách
linh hoạt và cơ động hơn rất nhiều.
Cảm biến
(Sensor) VĐK
CC1010
VĐK
CC1010 LCD
LK có dây
LK không dây