Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế và thi công hệ thống giám sát nhiệt độ, độ ẩm, cường độ gió, cường độ sáng qua SMS dùng nguồn pin và sạc bằng năng lượng mặt trời

Chia sẻ: Xylitol Extra | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:99

Thêm vào BST

Báo xấu

168
lượt xem 21
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đồ án được nhóm nghiên cứu, khảo sát và thực hiện với mục đích áp dụng các kiến thức đã được học ở trường giúp cho những nhu cầu điều khiển và giám sát trở nên tiện lợi hơn. Vì vậy nhóm thiết kế “Thiết kế và thi công hệ thống giám sát nhiệt độ, độ ẩm, cường độ gió, cường độ sáng qua SMS dùng nguồn pin và sạc bằng năng lượng mặt trời” với mong muốn đem những kỹ thuật và công nghệ mới để làm đơn giản hóa việc giám sát, có thể giám sát dù ở bất cứ nơi đâu. Thiết bị được tích hợp module sim 800L, encoder, nhiệt độ và độ ẩm DHT11, cường độ sáng BH1750. Thiết bị được giám sát trực tiếp qua màn hình LCD hoặc giám sát từ xa qua qua điện thoại nhờ tin nhắn SMS.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế và thi công hệ thống giám sát nhiệt độ, độ ẩm, cường độ gió, cường độ sáng qua SMS dùng nguồn pin và sạc bằng năng lượng mặt trời

TRANG BÌA i
TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH ----o0o---- Tp. HCM, ngày 3 tháng 1 năm 2019 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Lê Trọng Hoàng MSSV: 14141112 Võ Đình Luân MSSV: 14141181 Chuyên ngành: Điện tử công nghiệp Mã ngành: 141 Hệ đào tạo: Đại học chính quy Mã hệ: 1 Khóa: 2014 Lớp: 14141DT3B và 14141DT1C I. TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM, CƯỜNG ĐỘ GIÓ, CƯỜNG ĐỘ SÁNG QUA SMS DÙNG NGUỒN PIN VÀ SẠC BẰNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI. II. NHIỆM VỤ 1. Các số liệu ban đầu:  Nhóm nghiên cứu cách lập trình Module trên phần mềm Arduino IDE.  Nghiên cứu tài liệu về cách tính vận tốc. 2. Nội dung thực hiện:  Nội dung 1: Tìm hiểu về module sim 800L, encoder, nhiệt độ và độ ẩm DHT11, cường độ sáng BH1750.  Nội dung 2: Tìm hiểu về pin năng lượng mặt trời và cách nạp cho pin từ pin năng lượng mặt trời.  Nội dung 3: Thiết kế và tính toán thiết kế mạch phần cứng.  Nội dung 4: Thi công phần cứng, thử nghiệm và hiệu chỉnh phần cứng.  Nội dung 5: Đánh giá kết quả thực hiện của mô hình.  Nội dung 6: Viết báo cáo thực hiện.  Nội dung 7: Bảo vệ luận văn. i
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 04/10/2018 IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 02/01/2019 V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: ThS. Nguyễn Đình Phú CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM. ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH ii
TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH ----o0o---- Tp. HCM, ngày 3 tháng 1 năm 2019 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Lê Trọng Hoàng Lớp: 14141DT3B MSSV: 14141112 Họ tên sinh viên 2: Võ Đình Luân Lớp: 14141DT1C MSSV: 14141181 Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM, CƯỜNG ĐỘ GIÓ, CƯỜNG ĐỘ SÁNG QUA SMS DÙNG NGUỒN PIN VÀ SẠC BẰNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI. Tuần/ngày Nội dung Xác nhận GVHD Tuần 1 Gặp GVHD để nghe phổ biến yêu cầu làm đồ án. Tiến (08/10 – 14/10) hành chọn đề tài. GVHD tiến hành xét duyệt đề tài. Tuần 2 Viết đề cương tóm tắt nội dung đồ án. (15/10 – 21/10) Tuần 3 Tìm hiểu về module Arduino Mega 2560, module DHT11. (22/10 – 28/10) Tuần 4 Tìm hiểu Về module SIM800L (29/10 – 04/11) Tuần 5 Tìm hiểu về encoder (05/11 – 11/11) Tuần 6 Tìm hiểu về pin mặt trời và cách sạc cho pin từ pin mặt trời (12/11 – 18/11) Tuần 7 Tiến hành lập trình phần mềm cho hệ thống (19/11 – 25/11) iii
Tuần 8 Tiến hành lập trình phần mềm cho hệ thống (26/11 – 02/12) Tuần 9 Mô phỏng mạch, kiểm tra và cân chỉnh mạch (03/12 – 09/12) Tuần 10 Vẽ PCB (10/12 – 16/12) Tuần 11 Tiến hành thi công mạch, kiểm tra mạch thi công (17/12 – 23/12) Tuần 12 Viết báo cáo những nội dung đã làm (24/12 – 30/12) Tuần 13 Hoàn thiện báo cáo và gởi cho GVHD để xem xét góp ý lần cuối trước khi in và báo cáo (31/12 – 06/12) GV HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ và tên) iv
LỜI CAM ĐOAN Đề tài này là do chúng tôi tự thực hiện dưới sự hướng dẫn của thầy ThS. Nguyễn Đình Phú dựa vào một số tài liệu và không sao chép từ tài liệu hay công trình đã có trước đó. Nếu có bất kỳ sự gian lận nào chúng tôi xin chịu trách nhiệm về nội dung đồ án của mình. Người thực hiện Lê Trọng Hoàng Võ Đình Luân v
LỜI CẢM ƠN Em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Nguyễn Đình Phú đã tận tình giúp đỡ tạo điều kiện, góp ý và chia sẻ nhiều kinh nghiệm quý báu cho em thực hiện tốt đề tài. Em xin gởi lời chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa Điện-Điện Tử đã của trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật đã tận tình dạy dỗ, chỉ bảo, cung cấp những kiến thức nền chuyên môn làm cơ sở và cũng như tạo những điều kiện tốt nhất cho em hoàn thành đề tài. Cảm ơn gia đình, bạn bè đã động viên và luôn luôn bên cạnh trong những lúc khó khăn nhất. Em cũng gửi lời đồng cảm ơn đến các bạn sinh viên khoa Điện-Điện tử đã chia sẻ trao đổi kiến thức cũng như những kinh nghiệm quý báu trong thời gian thực hiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn! Người thực hiện Lê Trọng Hoàng Võ Đình Luân vi
MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP .................................................................................... i LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ......................................................... iii LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................................ v LỜI CẢM ƠN ..................................................................................................................... vi MỤC LỤC ......................................................................................................................... vii LIỆT KÊ HÌNH VẼ ............................................................................................................ ix LIỆT KÊ BẢNG ................................................................................................................. xi TÓM TẮT.......................................................................................................................... xii Chương 1. TỔNG QUAN .................................................................................................. 1 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ ............................................................................................................ 1 1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI ................................................................................................... 2 1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ...................................................................................... 2 1.4 GIỚI HẠN .................................................................................................................. 2 1.5 BỐ CỤC ĐỒ ÁN........................................................................................................ 3 Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ..................................................................................... 4 2.1 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG ...................................................................................... 4 2.1.1 Tổng quan về module SIM800L .......................................................................... 4 2.1.2 Tổng quan về module Arduino Mega 2560 ......................................................... 6 2.1.3 Tổng quan về module cảm biến nhiệt độ và độ ẩm DHT11 .............................. 12 2.1.4 Tổng quan về module cường độ sáng BH1750 ................................................. 17 2.1.5 Tổng quan về màn hình LCD 20x4 ................................................................... 21 2.1.6 Tổng quan về tấm pin năng lượng mặt trời ....................................................... 28 2.1.7 Tổng quan về pin lion dự trữ năng lượng .......................................................... 30 2.1.8 Tổng quan về Encoder ....................................................................................... 33 2.1.9 Module hạ áp LM2596 ...................................................................................... 35 2.1.10 Mạch sạc pin 3S ............................................................................................... 37 2.2 GIỚI THIỆU VỀ CHUẨN GIAO TIẾP ONE - WIRE............................................ 38 2.2.1 Giới thiệu giao tiếp One – Wire ......................................................................... 38 2.2.2 Cách thức hoạt động .......................................................................................... 39 vii
2.3 GIỚI THIỆU VỀ CHUẨN GIAO TIẾP I2C ........................................................... 40 2.3.1 Giới thiệu ........................................................................................................... 40 2.3.2 Cách thức hoạt động .......................................................................................... 43 Chương 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ ...................................................................... 47 3.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI ............................................................... 47 3.2 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG ............................................................. 47 3.2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống.............................................................................. 47 3.2.2 Tính toán thiết kế ............................................................................................... 48 3.2.3 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch ................................................................................ 55 Chương 4. THI CÔNG HỆ THỐNG ............................................................................. 57 4.1 GIỚI THIỆU ............................................................................................................ 57 4.2 THI CÔNG HỆ THỐNG ......................................................................................... 58 4.2.1 Thi công bo mạch .............................................................................................. 58 4.2.2 Lắp ráp và kiểm tra ............................................................................................ 60 4.3 ĐÓNG GÓI VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH ................................................................. 63 4.3.1 Đóng gói, thiết kế mô hình ................................................................................ 63 4.3.2 Thi công mô hình ............................................................................................... 63 4.4 LẬP TRÌNH HỆ THỐNG ........................................................................................ 65 4.4.1 Lưu đồ giải thuật ................................................................................................ 65 4.4.2 Giới thiệu phần mềm lập trình hệ thống ............................................................ 69 4.5 VIẾT TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG THAO TÁC ..................................... 72 4.5.1 Viết tài liệu hướng dẫn sử dụng ......................................................................... 72 Chương 5. KẾT QUẢ, NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ ........................................................ 73 5.1 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC........................................................................................... 73 5.2 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM ................................................................................... 74 5.3 NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ .................................................................................. 79 Chương 6. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN .................................................. 80 6.1 KẾT LUẬN .............................................................................................................. 80 6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ........................................................................................... 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................... 81 PHỤ LỤC ......................................................................................................................... 82 viii
LIỆT KÊ HÌNH VẼ Hình Trang Hình 2.1 Sơ đồ chân module SIM800L. .............................................................................. 4 Hình 2.2 Arduino Mega 2560 .............................................................................................. 7 Hình 2.3 Sơ đồ chân Arduino Mega 2560 ......................................................................... 10 Hình 2.4 Sơ đồ chân module DHT11 ................................................................................ 13 Hình 2.5 Cách thức hoạt động ........................................................................................... 14 Hình 2.6 Bit 0 .................................................................................................................... 16 Hình 2.7 Bit 1 .................................................................................................................... 16 Hình 2.8 Cách truyền bit.................................................................................................... 17 Hình 2.9 Đáp ứng quang phổ............................................................................................. 18 Hình 2.10 Độ rọi – Kết quả đo lường ................................................................................ 18 Hình 2.11 Hình ảnh thực tế module BH1750 .................................................................... 19 Hình 2.12 Sơ đồ khối module BH1750 ............................................................................. 19 Hình 2.13 Hình ảnh thực tế LCD 20x4 ............................................................................. 22 Hình 2.14 Bảng mã kí tự ................................................................................................... 25 Hình 2.15 Cấu tạo tấm pin năng lượng mặt trời ................................................................ 29 Hình 2.16 Cấu tạo bề mặt tấm pin năng lượng mặt trời .................................................... 29 Hình 2.17 Cấu tạo pin Li-ion ............................................................................................. 31 Hình 2.18 Quy trình nạp .................................................................................................... 32 Hình 2.19 Quy trình xả ...................................................................................................... 33 Hình 2.20 Nguyên lý hoạt động encoder ........................................................................... 34 Hình 2.21 Module Encoder ............................................................................................... 35 Hình 2.22 Module LM2596 ............................................................................................... 36 Hình 2.23 Sơ đồ nguyên lý module LM2596 .................................................................... 37 Hình 2.24 Mạch sạc 3S ...................................................................................................... 37 Hình 2.25 Kết nối mạch sạc với pin .................................................................................. 38 Hình 2.26 Cấu trúc địa chỉ của các thiết bị tớ theo chuẩn One - Wire .............................. 39 Hình 2.27 mô tả hoạt động của chuẩn One - Wire ............................................................ 40 Hình 2.28 Cấu trúc trong mỗi giao dịch ( Transaction) .................................................... 41 Hình 2.29 Điều kiện bắt đầu. ............................................................................................. 42 Hình 2.30 Điều kiện kết thúc ............................................................................................. 43 Hình 2.31 Cách thức hoạt động ......................................................................................... 44 Hình 2.32 Cách thức hoạt động ......................................................................................... 45 Hình 2.33 Cách thức hoạt động ......................................................................................... 45 Hình 2.34 Cách thức hoạt đông ......................................................................................... 46 Hình 2.35 Cách thức hoạt động ......................................................................................... 46 Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống ............................................................................................ 47 ix
Hình 3. 2 Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn ............................................................................ 49 Hình 3.3 Sơ đồ thiết kế SIM800L với Arduino ................................................................. 51 Hình 3.4 Sơ đồ thiết kế DHT11 với Arduino .................................................................... 52 Hình 3.5 Sơ đồ thiết kế BH1750 với Arduino. .................................................................. 53 Hình 3.6 Sơ đồ thiết kế encoder với Arduino .................................................................... 54 Hình 3.7 Sơ đồ thiết kế khối hiển thị ................................................................................. 55 Hình 3.8 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch ................................................................................ 56 Hình 4.1 Mạch in của mạch điện ....................................................................................... 58 Hình 4.2 Mạch PCB 3D lớp dưới ...................................................................................... 59 Hình 4.3 Mạch PCB 3D lớp trên ....................................................................................... 59 Hình 4.4 Board mạch lớp dưới .......................................................................................... 62 Hình 4.5 Board mạch lớp trên ........................................................................................... 62 Hình 4.6 Mặt hình nhìn từ trên xuống ............................................................................... 64 Hình 4.7 Mặt hình nhìn từ mặt bên ................................................................................... 64 Hình 4.8 Lưu đồ chương trình chính ................................................................................. 66 Hình 4.9 Lưu đồ chương trình con kiểm tra tin nhắn ........................................................ 67 Hình 4.10 Lưu đồ chương trình con tính vận tốc .............................................................. 68 Hình 4.11 Lưu đồ chương trình con hiển thị LCD ............................................................ 69 Hình 4.12 Phần mềm lập trình Arduino IDE ..................................................................... 70 Hình 4.13 Cách download phần mềm ............................................................................... 71 Hình 4.14 Giao diện phần mềm. ........................................................................................ 71 Hình 4.15 Vùng lệnh của phần mềm ................................................................................. 72 Hình 5.1 Sản phẩm thi công. ............................................................................................. 74 Hình 5.2 Gửi tin nhắn Gui để xem giá trị cảm biến .......................................................... 75 Hình 5.3 Dữ liệu của cảm biến thu được ........................................................................... 76 Hình 5.4 Che cảm biến sáng và gió ................................................................................... 77 Hình 5.5 Thực nghiệm hệ thống ........................................................................................ 78 x
LIỆT KÊ BẢNG Bảng Trang Bảng 2.1 Tập lệnh AT điều khiển cuộc gọi ......................................................................... 5 Bảng 2.2 Tập lệnh AT điều khiển tin nhắn ......................................................................... 5 Bảng 2.3 Điều kiện vận hành của BH1750 ....................................................................... 17 Bảng 2.4 Điều kiện vận hành ............................................................................................ 18 Bảng 2.5 Kiến trúc tập lệnh ............................................................................................... 20 Bảng 2.6 Giải thích chế độ đo lường ................................................................................. 21 Bảng 2.7 Chức năng chân của LCD .................................................................................. 22 Bảng 2.8 Chức năng chân RS và R/W .............................................................................. 24 Bảng 2.9 Tập lệnh của LCD .............................................................................................. 25 Bảng 4.1 Liệt kê linh kiện ................................................................................................. 60 Bảng 5.1 Số liệu thực nghiệm ........................................................................................... 78 xi
TÓM TẮT Ngày nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các ngành khoa học kỹ thuật, công nghệ kỹ thuật điện tử mà trong đó đặc biệt là kỹ thuật điều khiển tự động đóng vai trò quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lí, công nghiệp, cung cấp thông tin... Do đó, là một sinh viên chuyên ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Điện Tử - Truyền Thông chúng ta phải biết nắm bắt xu hướng và vận dụng những kiến thức đã được học để phát triển nó một cách có hiệu quả nhằm góp phần vào sự phát triển nền khoa học kỹ thuật thế giới nói chung và trong sự phát triển kỹ thuật điện tử, truyền thông nói riêng. Bên cạnh đó còn là sự thúc đẩy sự phát triển của nền kinh tế nước nhà. Ngày nay công nghệ trở nên hiện đại, xu hướng mọi thứ điều sẽ được kết nối và điều khiển giám sát thông qua mạng không dây. Với ý tưởng giải quyết những bất cập của giám sát từ xa, nhóm chúng em xin đưa ra đề tài: “THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM, CƯỜNG ĐỘ GIÓ, CƯỜNG ĐỘ SÁNG QUA SMS DÙNG NGUỒN PIN VÀ SẠC BẰNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI”. Hệ thống có khả năng nhận lệnh từ điện thoại phát ra tín hiệu. Với đề tài này, nhóm hy vọng sẽ làm cơ sở nghiên cứu cho các nhóm sau có thể mở rộng, phát triển nữa. Nếu được điều chỉnh tốt, ý tưởng này kết hợp với ngôi nhà thông minh, lĩnh vực thời tiết, chăn nuôi hay trồng trọt sẽ trở thành một hệ thống lớn đáp ứng nhu cầu giám sát nâng cao đời sống tiện ích cho con người. xii
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN Chương 1. TỔNG QUAN 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Cuộc sống ngày càng phát triển nhanh chóng và hiện đại hơn, những công nghệ mới ngày càng được phát minh và phát triển để đưa vào phục vụ cuộc sống hằng ngày của con người. Những ứng dụng của IoTs được sử dụng ngày càng rộng rãi và trong rất nhiều lĩnh vực: nông nghiệp, y tế, giáo dục, ... nhằm mang lại sự tiện nghi, an toàn hơn cho người sử dụng. Trong đó không thể không kể đến những dự án, nghiên cứu về lĩnh vực điều khiển và giám sát thông minh với sự tiên tiến vượt trội. Điều khiển và giám sát thông minh, là tích hợp các hệ thống như hệ thống điều khiển và giám sát nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, cường độ gió, … thành một hệ thống nhất. Mỗi chức năng của điều khiển và giám sát thông minh đều có khả năng tự vận hành hoặc dưới sự điều khiển của người dùng, thông qua tin nhắn cung cấp nhiều chế độ sử dụng. Người dùng có thể truy cập từ xa để kiểm tra báo và tắt hệ thống khi cần thiết, tự động gửi theo thời gian cài đặt sẵn. Vì thế hiện nay điều khiển và giám sát thông minh là một trong những đề tài công nghệ ứng dụng được áp dụng trong rất nhiều dự án. Không chỉ hạn chế với những tính năng nêu trên, ngày càng có nhiều nghiên cứu đề xuất phát triển hệ thống điều khiển và giám sát để bám kịp theo sự phát triển của công nghệ, tối ưu hóa hiệu năng sử dụng cũng như giá cả hợp lý. Việc cung cấp các thông số qua SMS cho phép người dùng dễ dàng kiểm soát được cũng như nhận biết được những cảnh báo một cách kịp thời nhất. Do đó, chúng em quyết định thực hiện đề tài: “THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM, CƯỜNG ĐỘ GIÓ, CƯỜNG ĐỘ SÁNG QUA SMS DÙNG NGUỒN PIN VÀ SẠC BẰNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI”. Đề tài ứng dụng công nghệ SMS phổ biến trên nhiều thiết bị để điều khiển và giám sát. Với đề tài sử dụng thiết bị như vậy sẽ hạ thấp được giá thành sản phẩm. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI Đồ án được nhóm nghiên cứu, khảo sát và thực hiện với mục đích áp dụng các kiến thức đã được học ở trường giúp cho những nhu cầu điều khiển và giám sát trở nên tiện lợi hơn. Vì vậy nhóm thiết kế “THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM, CƯỜNG ĐỘ GIÓ, CƯỜNG ĐỘ SÁNG QUA SMS DÙNG NGUỒN PIN VÀ SẠC BẰNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI” với mong muốn đem những kỹ thuật và công nghệ mới để làm đơn giản hóa việc giám sát, có thể giám sát dù ở bất cứ nơi đâu. Thiết bị được tích hợp module sim 800L, encoder, nhiệt độ và độ ẩm DHT11, cường độ sáng BH1750. Thiết bị được giám sát trực tiếp qua màn hình LCD hoặc giám sát từ xa qua qua điện thoại nhờ tin nhắn SMS. 1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU  Nội dung 1: Tìm hiểu về module sim 800L, encoder, nhiệt độ và độ ẩm DHT11, cường độ sáng BH1750.  Nội dung 2: Tìm hiểu về pin năng lượng mặt trời và cách nạp cho pin từ pin năng lượng mặt trời.  Nội dung 3: Thiết kế và tính toán thiết kế mạch phần cứng.  Nội dung 4: Thi công phần cứng, thử nghiệm và hiệu chỉnh phần cứng.  Nội dung 5: Đánh giá kết quả thực hiện của mô hình.  Nội dung 6: Viết báo cáo thực hiện.  Nội dung 7: Bảo vệ luận văn. 1.4 GIỚI HẠN  Hệ thống trung tâm: sử dụng board Arduino Mega 2560.  Hệ thống cảm biến: gồm có cảm biến nhiệt độ và độ ẩm, cường độ sáng, cường độ gió.  Nguồn năng lượng: pin năng lượng mặt trời và pin.  Dùng tin nhắn SMS để giám sát gián tiếp hoặc trực tiếp qua màn hình LCD. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 2
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.5 BỐ CỤC ĐỒ ÁN  Chương 1: Tổng Quan. Chương này trình bày tổng quan, lý do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung nghiên cứu, các giới hạn và bố cục đồ án.  Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết. Giới thiệu các linh kiện, thiết bị sử dụng thiết kế hệ thống.  Chương 3: Tính Toán Và Thiết Kế Hệ Thống. Tính toán thiết kế, đưa ra sơ đồ nguyên lí của hệ thống.  Chương 4: Thiết Kế Hệ Thống. Thiết kế hệ thống, lưu đồ, đưa ra giải thuật và chương trình.  Chương 5: Kết Quả, Nhận Xét, Đánh Giá. Đưa ra kết quả đạt được sau một thời gian nghiên cứu, một số hình ảnh của hệ thống, đưa ra những nhận xét, đánh giá toàn bộ hệ thống.  Chương 6: Kết Luận và Hướng Phát Triển. Trình bày những kết luận về hệ thống những phần làm rồi và chưa làm, đồng thời nếu ra hướng phát triển cho hệ thống. 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 PHẦN CỨNG 2.1.1 Tổng quan về module SIM800L  Giới thiệu sơ lược về module SIM800L Module SIM800L có khả năng nhắn tin SMS, nghe, gọi, GPRS, … như một điện thoại nhưng có kích thước nhỏ nhất trong các loại module SIM (25 mm x 22 mm). Điều khiển module sử dụng bộ tập lệnh AT dễ dàng, chân kết nối dùng rào đực thông dụng (male hearder) chuẩn 100 mil.  Thông số kỹ thuật - Nguồn cấp: 3.7V đến 4.2V, có thể sử dụng với nguồn dòng thấp từ 500 mAh trở lên (như cổng USB, nguồn từ board Arduino). - Khe cắm sim: MICROSIM. - Dòng khi ở chế độ chờ: 10 mA. - Dòng khi hoạt động: 100 mA đến 1 A. - Hỗ trợ 4 băng tần: GSM850MHz, EGSM900MHz, DSC1800MHz, PCS1900MHz. Hình 2.1 Sơ đồ chân module SIM800L.  Chức năng các chân của module SIM800L BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 4
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT - Chân NET: lắp anten, có thể dùng anten đi kèm hoặc anten mở rộng. - Chân VCC: chân nguồn dương 4.2V. - Chân GND: chân nguồn âm 0V. - Chân RST: chân reset sử dụng khi khởi động lại module sim. - Chân TXD: chân truyền UART TX. - Chân RXD: chân nhận UART RX. - Chân DTR: chân UART DTR. - Chân RING: báo có cuộc gọi đến - Chân SPKP, SPKN: ngõ ra âm thanh, kết nối với loa để phát âm thanh. - Chân MICP, MICN: ngõ vào âm thanh, gắn thêm mirco để thu âm thanh.  Tập lệnh AT điều khiển cuộc gọi Bảng 2.1 Tập lệnh AT điều khiển cuộc gọi Lệnh Mô tả AT+CLIP=1 Hiển thị thông tin cuộc gọi đến. ATD[số_điện_thoại]; Lệnh thực hiện cuộc gọi. ATH Lệnh thực hiện kết thúc cuộc gọi hoặc cúp máy khi có cuộc gọi đến. ATA Lệnh thực hiện chấp nhận khi có cuộc gọi đến.  Tập lệnh AT điểu khiển tin nhắn Bảng 2.2 Tập lệnh AT điều khiển tin nhắn Lệnh Mô tả BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 5
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT AT+CMGF=1 Lệnh đưa SMS về chế độ Text, phải có lệnh này mới gửi tin nhắn dạng Text. AT+CMGS=“Số_Điện_Thoại” Đợi đến khi có kí tự ‘>’ được gửi về thì đánh nội dung tin nhắn. Lệnh gửi tin nhắn. AT+CMGR=x x là địa chỉ tin nhắn cần đọc. Đọc một tin nhắn vừa gửi đến, lệnh được trả về nội dung tin nhắn, thông tin người gửi, thời gian gửi. AT+CMGDA=“DEL ALL” Xóa toàn bộ tin nhắn trong các hộp thư. AT+CNMI=2,2 Hiển thị nội dung tin nhắn ngay khi có tin nhắn đến.  Sau mỗi tập lệnh AT thường thấy thực chất nó là hai mã điều khiển tương ứng 0x0D (hexa), tương ứng 0x0A (hexa). 2.1.2 Tổng quan về module Arduino Mega 2560  Giới thiệu sơ lược về module Arduino Mega 2560 Arduino Mega 2560 là sản phẩm tiêu biểu cho dòng mạch Mega là dòng bo mạch có nhiều cải tiến so với Arduino Uno (54 chân digital I/O và 16 chân anolog I/O). Đặc biệt bộ nhớ Flash của Mega được tăng lên 1 cách đáng kể, gấp 4 lần so với những phiển bản cũ của Uno R3. Điều này cùng với việc trang bị 3 timer và 6 cổng interrupt khiến cho bo mạch Mega hoàn toàn có thể giải quyết được nhiều bài toán hóc búa, cần điều khiển nhiều loại động cơ và xử lý song song nhiều luồng dữ liệu số cũng như tương tự. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 6
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Ngoài việc phát triển được ưu tiên, việc kế thừa cũng được đặc biệt lưu ý. Trên mạch Mega các chân digital vẫn từ 0-13, analog từ 0-5 và các chân nguồn tương tự thiết kế của Uno. Do vậy chúng ta dễ dàng phát triển nghiên cứu theo kiểu gắp ghép module từ Arduino Uno bê sang Arduino Mega. Ngoài ra, ở phiên bản này, các nhà thiết kế đã mạnh dạn thay đổi thiết kế. Để có được nhiều vùng nhớ và nhiều chân I/O hơn, một con chip khác đã thay thế cho Atmega1280. Theo dòng phát triển của vi điều khiển nhúng, những dự án lớn cần nhiều dung lượng Flash hơn. Do vậy, Arduino Mega ra đời với sứ mệnh giải những bài toán như thế. Hình 2.2 Arduino Mega 2560  Thông số kỹ thuật - Vi điều khiển chính: Atmega2560. - Điện áp hoạt động: 5VDC. - Điện áp vào giới hạn: 6 – 20 VDC. - Điện áp khuyên dùng: 7 – 12 VDC. - Dòng ra tối đa (3.3V): 50 mA. - Dòng ra tối đa trên mỗi chân I/O: 20 mA. - Số chân digital: 54 (15 PWM). - Số chân analog: 16. - Giao tiếp UART: 4 bộ UART. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 7