ĐỒ án hệ THỐNG cơ điện tử đề tài THIẾT bị hỗ TRỢ tìm KIẾM, cứu nạn HÀNG hải ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ LORA

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT – KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ
Đề tài:
“THIẾT BỊ HỖ TRỢ TÌM KIẾM, CỨU NẠN HÀNG
HẢI ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ LORA”
Sinh viên thực hiện :

Huỳnh Cơng Sỷ
Phạm Văn Việt

Lớp: 18CDT1
Lớp: 18CDT1

Giảng viên hướng dẫn:

Đoàn Lê Anh

Khoa Cơ khí

Đà Nẵng, ngày 17 tháng 1 năm 2022


MỤC LỤC
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI........................................................................................................ 1
I.1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU........................................................................................................ 1
I.2. PHƯƠNG HƯỚNG ĐỀ TÀI......................................................................................................................... 2
I.2.1. Cách tiếp cận.................................................................................................................................3
I.2.2. Phương pháp nghiên cứu.............................................................................................................3
I.2.3. Tính mới và tính sáng tạo.............................................................................................................3

I.2.4. Đối tượng nghiên cứu...................................................................................................................3
CHƯƠNG II. TÌM HIỂU MỘT SỐ MOĐUN................................................................................................ 4
II.1. MODULE XỬ LÍ TRUNG TÂM – ARDUINO NANO.......................................................................................... 4
II.1.1. Giới thiệu.....................................................................................................................................4
II.1.2. Thông số kĩ thuật.........................................................................................................................4
II.1.3. Sơ đồ chân và chức năng của các chân......................................................................................5
II.2. MODULE ĐIN
̣ H VỊ GPS.......................................................................................................................... 7
II.2.1. Giới thiệu về module GPS NEO-6M-V2........................................................................................7
II.2.2. Thông số kĩ thuật.........................................................................................................................8
II.2.3. Sơ đồ chân và chức năng.............................................................................................................9
II.3. MODULE THU PHÁT TÍN HIỆU CẦU CỨU..................................................................................................... 9


LỜI NĨI ĐẦU
Cuộc Cách mạng cơng nghiệp lần thứ tư là sự kết hợp của công nghệ trong
các lĩnh vực vật lý, công nghệ số và sinh học, tạo ra những khả năng sản xuất hồn tồn
mới và có tác động sâu sắc đến đời sống kinh tế, chính trị, xã hội của thế giới. Có thể
khái quát bốn đặc trưng chính của Cách mạng cơng nghiệp lần thứ tư: Một là, dựa trên
nền tảng của sự kết hợp công nghệ cảm biến mới, phân tích dữ liệu lớn, điện toán đám
mây và kết nối internet vạn vật sẽ thúc đẩy sự phát triển của máy móc tự động hóa và hệ
thống sản xuất thông minh. Hai là, sử dụng công nghệ in 3D để sản xuất sản phẩm một
cách hồn chỉnh nhờ nhất thể hóa các dây chuyền sản xuất không phải qua giai đoạn lắp
ráp các thiết bị phụ trợ - công nghệ này cũng cho phép con người có thể in ra sản phẩm
mới bằng những phương pháp phi truyền thống, bỏ qua các khâu trung gian và giảm chi
phí sản xuất nhiều nhất có thể. Ba là, công nghệ nano và vật liệu mới tạo ra các cấu trúc
vật liệu mới ứng dụng rộng rãi trong hầu hết các lĩnh vực. Bốn là, trí tuệ nhân tạo và điều
khiển học cho phép con người kiểm soát từ xa, không giới hạn về không gian, thời gian,
tương tác nhanh hơn và chính xác hơn.
Cơng nghệ truyền khơng không dây LoRa là một giải pháp mới xuất hiện tại Việt

Nam trong những năm gần đây và được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng IOT. Với
đặc điểm có thể truyền những gói dữ liệu nhẹ đi xa hàng km mà không tiêu tốn nhiều
năng lượng so với các công nghệ khác, “LoRa” đã giúp gợi ra một ý tưởng mới cho nhóm
chúng em. Với vai trị là một sinh viên chuyên ngành Cơ điện tử, một ngành học nằm
trong điểm giao thoa của các chuyên ngành Cơ khí, điện, điện tử và tự động hóa. Chúng
tơi ý thức được tầm quan trọng của công nghệ 4.0 và các nghiên cứu, sản phẩm ứng dụng
công nghệ 4.0, luôn mong muốn tạo ra được các máy móc thiết bị có ý nghĩa cho xã hội.
Từ những nhìn nhận, đánh giá thực tế về vấn đề tai nạn hàng hải ở Việt Nam, chúng tôi
đã mang đến một ý tưởng, một giải pháp giúp giảm thiểu thiệt hại về người trong giao
thơng, giao thương và cứu hộ trên biển. Đó là bộ thiết bị hỗ trợ tìm kiếm cứu nạn trên
biển ứng dụng công nghệ truyền thông không dây LoRa. Thông qua thuyết minh này, mọi
người sẽ hiểu được cách thức hoạt động, ứng dụng của thiết bị từ đó khai mở thêm những
ý tưởng mới sử dụng công nghệ LoRa.
Sinh viên thực hiện


Đồ án “ Thiết bị hỗ trợ tìm kiếm cứu nạn hàng hải ứng dụng công nghệ LoRa”

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
I.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu.
Việt Nam có diện tích biển lên đến 1.000.000 km 2 với ng̀n tài ngun sinh vật
và khống sản phong phú, có nhiều tiềm năng phát triển kinh tế biển , vì vậy hoạt động
đánh bắt, khai thác tài nguyên diễn ra hàng ngày hàng giờ, nhưng đi kèm với đó là các tai
nạn do va chạm tàu thuyền, biển động và thiên tai vẫn thường xuyên xảy ra. Theo Cục
Hàng hải Việt Nam, trong năm 2020, toàn quốc đã xảy ra 14 vụ tai nạn hàng hải, trong đó
có những vụ tai nạn gây thiệt hại nghiêm trọng về người. Sau khi những vụ tai nạn xảy
ra, các đơn vị cứu hộ cứu nạn sẽ dựa trên thông tin liên lạc vị trí gửi từ tàu thuyền để truy
tìm và ứng cứu. Tuy nhiên, trong một số trường hợp nghiêm trọng, tàu bị đánh chìm, ngư
dân và thuyền viên sẽ bị trơi dạt trên biển mà khơng có phương tiện nào hỗ trợ giúp các
thuyền, đơn vị cứu nạn khác có thể biết được vị trí của mình. Vì vậy việc nâng cao chất

lượng, hiệu quả cơng tác tìm kiếm cứu nạn có ý nghĩa hết sức quan trọng, giúp đảm bảo
an toàn sinh mạng con người và tài sản là trách nhiệm và nghĩa vụ của một quốc gia ven
biển và còn mang ý nghĩa khẳng định chủ quyền trên biển của Tổ Quốc.

Hình 1. Tai nạn hàng hải
Dựa trên những khó khăn thực tế đó, nhóm nghiên cứu chúng em đã nghĩ ra ý
tưởng ứng dụng công nghệ LoRa với ưu điểm truyền được khoảng cách rất xa, tạo ra một
thiết bị có khả năng định vị vệ tinh GPS và phát đi tín hiệu cầu cứu chứa dữ liệu kinh độ
vĩ độ để các tàu thuyền khác có thể thu được và biết chính xác vị trí, kịp thời đến nơi cứu
người bị nạn.

Sinh viên: Huỳnh Công Sỷ, Phạm Văn Việt

Trang 1


Đồ án “ Thiết bị hỗ trợ tìm kiếm cứu nạn hàng hải ứng dụng cơng nghệ LoRa”

Hình 2. Sơ đồ tổng quát cách thức truyền tin của thiết bị
Thiết bị có giá thành rẻ, dễ dàng chế tạo, nhỏ gọn để có thể gắn trên áo phao, phao
thuyền cứu sinh. Bộ thiết bị này bao gồm thiết bị thu và thiết bị phát. Thiết bị phát sẽ
được gắn trên áo ao, phao cứu sinh để thiết bị có thể nổi lên trên mặt nước
Khi thuyền gặp sự cố trên biển, người bị nạn sẽ mang áo phao, sử dụng phao cứu
sinh có gắn thiết bị phát, bật cơng tắc để thiết bị bắt đầu phát đi tín hiệu cầu cứu tiên tục,
chứa thơng tin vị trí hiện tại. Bán kính phát của thiết bị có thể đạt 10km trong điều kiện
khơng có vật cản như trên biển. Khi thuyền cứu nạn đi vào tầm phủ của thiết bị phát, nó
có thể nhận được tín hiệu cầu cứu bao gờm kinh độ và vĩ độ, nhờ đó biết được vị trí hiện
tại của người bị nạn.

Hình 3. Tàu cứu hộ dị tìm người bị nạn

I.2. Phương hướng đề tài.
Mục tiêu tổng quát khi thực hiện đề tài này là đề ra một giải pháp hiện đại, nhanh
chóng, giá thành thấp và đặc biệt là ứng dụng công nghệ lora để tạo ra một thiết bị có khả
năng định vị vệ tinh GPS và phát đi tín hiệu cầu cứu chứa dữ liệu kinh độ vĩ độ để các tàu
Sinh viên: Huỳnh Công Sỷ, Phạm Văn Việt

Trang 2


Đồ án “ Thiết bị hỗ trợ tìm kiếm cứu nạn hàng hải ứng dụng cơng nghệ LoRa”

thuyền khác có thể thu được và biết chính xác vị trí, kịp thời đến nơi cứu người bị nạn.
Các mục tiêu cụ thể cần đạt được là:
- Lấy được dữ liệu vệ tinh của người gặp nạn bằng thiết bị định vị GPS.
- Giao tiếp giữa hai mô dun lora với nhau.
- Kết nối các thành phần với nhau để tạo ra thiết bị hoàn chỉnh
I.2.1. Cách tiếp cận
Khảo sát số liệu thống kê số vụ va chạm tàu thuyền, biển động và thiên tai xảy ra
hằng năm từ đó đề xuất ra một quy trình để tạo ra thiết bị có giá thành thấp phù hợp với
điều kiện kinh tế ở Việt Nam để phục vụ cho quá trình tìm kiếm cứu nạn trên biển.
I.2.2. Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu các công bố khoa học, các tài liệu liên quan đến công nghệ lora.
- Nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm về cơ chế hoạt động của thiết bị tìm kiếm
cứu nạn hàng hải.
I.2.3. Tính mới và tính sáng tạo
- Ứng dụng công nghệ lora để tạo ta thiết bị tìm kiến cứu hộ hàng hải với nhiều ưu
điểm như: ít bị nhiễu điện từ, truyền ở một khoảng cách xa mà rất ít tốn năng lượng, sử
dụng thuật tốn tốc độ dữ liệu thích ứng giúp tối ưu hóa tuổi thọ pin và dung lượng mạng
của thiết bị, cho phép liên lạc an toàn.
I.2.4. Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu chính của đề tài này là thiết bị tìm kiếm cứu nạn hàng hải
ứng dụng cơng nghệ lora. Vì các nghiên cứu ở Việt Nam về hướng tiếp cận đề tài hầu như
chưa có nên các cơng bố khoa học, các tài liệu hướng dẫn từ nước ngoài sẽ được tìm hiểu
làm cơ sở cho việc thực hiện các công việc trong đề tài.

Sinh viên: Huỳnh Công Sỷ, Phạm Văn Việt

Trang 3


Đồ án “ Thiết bị hỗ trợ tìm kiếm cứu nạn hàng hải ứng dụng công nghệ LoRa”

CHƯƠNG II. GIỚI THIỆU LINH KIỆN THIẾT BỊ
Trong đề tài này để tạo ra một thiết bị, chúng ta không thể thiếu các mô đun, mỗi
mô đun đảm nhận một công việc khác nhau, chúng sẽ cùng phối hợp với nhau để hoàn
thiện tồn bộ cơng việc. Và dưới đây là thơng tin của một số mơ đun cần có để hồn thiện
thiết bị hỗ trợ cứu họ hàng hải.
I.1.

Module xử lí trung tâm – Arduino Nano

Module xử lí trung tâm có vai trị nhận và xử lí dữ liệu từ các module thu tín hiệu,
đưa ra các lệnh hiển thị và báo động, điều khiển module phát tín hiệu gửi tín hiệu đi.
Trong đề tài này, các module tích hợp vi xử lí của Arduino là một lựa chọn hợp lí bởi giá
thành rẻ, thiết kế sẵn giúp dễ dàng hơn trong quá trình thử nghiệm và vận hành.
II.1.1. Giới thiệu
Arduino Nano là một bảng vi điều khiển thân thiện, nhỏ gọn, đầy đủ. Arduino
Nano nặng khoảng 7g với kích thước từ 1,8cm - 4,5cm. Bài viết này trình bày về các
thơng số kỹ thuật quan trọng, sơ đồ chân và chức năng của mỗi chân của module Arduino
Nano.

Hình 4. Arduino nano
II.1.2. Thông số kĩ thuật
Thông số
Số chân analog I/O
Cấu trúc
Tốc độ xung
Dòng tiêu thụ I/O
Số chân digital I/O
Bộ nhớ EEPROM
Bộ nhớ flash

Giá trị
8
AVR
16MHZ
40mA
22
1KB
32KB trong đó 2KB được Bootloader sử dụng

Sinh viên: Huỳnh Công Sỷ, Phạm Văn Việt

Trang 4


Đồ án “ Thiết bị hỗ trợ tìm kiếm cứu nạn hàng hải ứng dụng công nghệ LoRa”

Điện áp ngõ vào
Vi điều khiển

Điện áp hoạt động
Kích thước bo mạch
Ng̀n tiêu thụ
Ngõ ra PWM
SRAM
Khối lượng

7-12 Volts
Atmega328P
5V
18x45mm
19mA
6
2KB
7gms

II.1.3. Sơ đồ chân và chức năng của các chân
 Sơ đồ chân

Hình 5. Sơ đồ chân của arduino Nano
 Chức năng của các chân
STT
1

Tên chân
D1/TX

Kiểu
I/O

2

D0/RX

I/O

3
4
5
6
7
8

RESET
GND
D2
D3
D4
D5

Đầu vào
Nguồn
I/O
I/O
I/O
I/O

Sinh viên: Huỳnh Công Sỷ, Phạm Văn Việt

Chức năng

Ngõ vào /ra số
Chân TX- truyền dữ liệu
Ngõ vào /ra số
Chân RX- nhận dữ liệu
Chân reset hoạt động ở mức thấp
Chân nối mass
Ngõ vào/ra digital
Ngõ vào/ra digital
Ngõ vào/ra digital
Ngõ vào/ra digital
Trang 5


Đồ án “ Thiết bị hỗ trợ tìm kiếm cứu nạn hàng hải ứng dụng công nghệ LoRa”

9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23

24
25
26
27

D6
D7
D8
D9
D10
D11
D12
D13
3V3
AREF
A0
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
+5V

28
29
30

RESET

GND
VIN

I/O
I/O
I/O
I/O
I/O
I/O
I/O
I/O
Đầu ra
Đầu vào
Đầu vào
Đầu vào
Đầu vào
Đầu vào
Đầu vào
Đầu vào
Đầu vào
Đầu vào
Đầu ra hoặc
đầu vào
Đầu vào
Nguồn
Nguồn

Ngõ vào/ra digital
Ngõ vào/ra digital
Ngõ vào/ra digital

Ngõ vào/ra digital
Ngõ vào/ra digital
Ngõ vào/ra digital
Ngõ vào/ra digital
Ngõ vào/ra digital
Đầu ra 3.3 V
Tham chiếu ADC
Kênh đầu vào analog(kênh 0)
Kênh đầu vào analog(kênh 1)
Kênh đầu vào analog(kênh 2)
Kênh đầu vào analog(kênh 3)
Kênh đầu vào analog(kênh 4)
Kênh đầu vào analog(kênh 5)
Kênh đầu vào analog(kênh 6)
Kênh đầu vào analog(kênh 7)
Đầu ra 5V(từ bộ điều chỉnh on-board) hoặc 5V (đầu
vào từ ng̀nđiện bên ngồi)
chân đặt lại, hoạt động ở mức thấp
Chân nối mass
Chân nối với nguồn vào

 Các chân : 1, 2, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 và 16
Như đã đề cập trước đó, Arduino Nano có 14 ngõ vào/ra digital. Các chân làm việc
với điện áp tối đa là 5V. Mỗi chân có thể cung cấp hoặc nhận dịng điện 40mA và có điện
trở kéo lên khoảng 20-50kΩ. Các chân có thể được sử dụng làm đầu vào hoặc đầu ra, sử
dụng các hàm pinMode (), digitalWrite () và digitalRead ().
Ngoài các chức năng đầu vào và đầu ra số, các chân này cũng có một số chức năng
bổ sung.
 Chân 1, 2: Chân nối tiếp
Hai chân nhận RX và truyền TX này được sử dụng để truyền dữ liệu nối tiếp TTL.

Các chân RX và TX được kết nối với các chân tương ứng của chip nối tiếp USB tới TTL.
 Chân 6, 8, 9, 12, 13 và 14: Chân PWM
Mỗi chân số này cung cấp tín hiệu điều chế độ rộng xung 8 bit. Tín hiệu PWM có
thể được tạo ra bằng cách sử dụng hàm analogWrite ().
 Chân 5, 6: Ngắt

Sinh viên: Huỳnh Công Sỷ, Phạm Văn Việt

Trang 6


Đồ án “ Thiết bị hỗ trợ tìm kiếm cứu nạn hàng hải ứng dụng công nghệ LoRa”

Khi chúng ta cần cung cấp một ngắt ngoài cho bộ xử lý hoặc bộ điều khiển khác,
chúng ta có thể sử dụng các chân này. Các chân này có thể được sử dụng để cho phép
ngắt INT0 và INT1 tương ứng bằng cách sử dụng hàm attachInterrupt (). Các chân có thể
được sử dụng để kích hoạt ba loại ngắt như ngắt trên giá trị thấp, tăng hoặc giảm mức
ngắt và thay đổi giá trị ngắt.
 Chân 13, 14, 15 và 16: Giao tiếp SPI
Khi bạn không muốn dữ liệu được truyền đi khơng đờng bộ, bạn có thể sử dụng
các chân ngoại vi nối tiếp này. Các chân này hỗ trợ giao tiếp đờng bộ với SCK. Mặc dù
phần cứng có tính năng này nhưng phần mềm Arduino lại khơng có. Vì vậy, bạn phải sử
dụng thư viện SPI để sử dụng tính năng này.
 Chân 16: Led
Khi bạn sử dụng chân 16, đèn led trên bo mạch sẽ sáng.
 Chân 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25 và 26 : Ngõ vào/ra tương tự
Như đã đề cập trước đó UNO có 6 chân đầu vào tương tự nhưng Arduino Nano có
8 đầu vào tương tự (19 đến 26), được đánh dấu A0 đến A7. Điều này có nghĩa là bạn có
thể kết nối 8 kênh đầu vào tương tự để xử lý. Mỗi chân tương tự này có một ADC có độ
phân giải 1024 bit (do đó nó sẽ cho giá trị 1024). Theo mặc định, các chân được đo từ

mặt đất đến 5V. Nếu bạn muốn điện áp tham chiếu là 0V đến 3.3V, có thể nối với nguồn
3.3V cho chân AREF (pin thứ 18) bằng cách sử dụng chức năng analogReference ().
Tương tự như các chân digital trong Nano, các chân analog cũng có một số chức năng
khác.
 Chân 23, 24 như A4 và A5: chuẩn giao tiếp I2C
Khi giao tiếp SPI cũng có những nhược điểm của nó như cần 4 chân và giới hạn
trong một thiết bị. Đối với truyền thông đường dài, cần sử dụng giao thức I2C. I2C hỗ trợ
chỉ với hai dây. Một cho xung (SCL) và một cho dữ liệu (SDA). Để sử dụng tính năng
I2C này, chúng ta cần phải nhập một thư viện có tên là Thư viện Wire.
 Chân 18: AREF
Điện áp tham chiếu cho đầu vào dùng cho việc chuyển đổi ADC.
 Chân 28 : RESET
Đây là chân reset mạch khi chúng ta nhấn nút rên bo. Thường được sử dụng để
được kết nối với thiết bị chuyển mạch để sử dụng làm nút reset.
II.2. Module định vị GPS
Để quá trình tìm kiếm được thực hiện nhanh chóng nhất có thể thì vị trí của người
bị nạn là tối quan trọng. Ở môi trường đại dương, vị trí được xác định đơn giản và chính
xác nhất dựa vào định vị vệ tinh GPS. Module định vị vệ tinh được lựa chọn dưới đây có
giá thành rẻ, thiết kế sẵn, dễ dàng tích hợp vào thiết bị.
II.2.1. Giới thiệu về module GPS NEO-6M-V2
Sinh viên: Huỳnh Công Sỷ, Phạm Văn Việt

Trang 7


Đồ án “ Thiết bị hỗ trợ tìm kiếm cứu nạn hàng hải ứng dụng công nghệ LoRa”

Mạch Định Vị GPS NEO-6M V2 là một mơ-đun GPS hồn chỉnh dựa trên GPS
Ublox NEO 6M. Thiết bị này sử dụng công nghệ mới nhất của Ublox để cung cấp thông
tin định vị tốt nhất có thể và bao gờm một ăng-ten GPS chủ động 12 x 12mm tích hợp lớn

hơn với chân cắm UART TTL.
Mơ-đun GPS Ublox có đầu ra TTL nối tiếp, nó có bốn chân: TX, RX, VCC và
GND, đờng thời có đèn LED hiển thị trạng thái để dễ dàng quan sát trong quá trình sử
dụng.

Hình 8. Module định vị GPS NEO-6M V2
II.2.2. Thông số kĩ thuật












Mạch định vị GPS GY-NEO 6M, nguồn cung cấp 3V-5V
Mẫu: GY-GPS6MV2
Mô-đun với ăng-ten bằng sứ, tín hiệu mạnh
EEPROM power-down lưu dữ liệu tham số cấu hình
Với pin dự phịng dữ liệu
Chỉ báo tín hiệu LED
Kích thước ăng ten 12*12mm
Kích thước module 23mm*30mm
Lắp đặt khẩu độ 3mm
Tốc độ baud mặc định: 9600
Tương thích với nhiều module điều khiển chuyến bay, cung cấp kiểm tra máy tính

GPS

Sinh viên: Huỳnh Cơng Sỷ, Phạm Văn Việt

Trang 8


Đồ án “ Thiết bị hỗ trợ tìm kiếm cứu nạn hàng hải ứng dụng công nghệ LoRa”

II.2.3. Sơ đồ chân và chức năng
 Sơ đồ chân

Hình 9. Sơ đồ chân của Module định vị GPS NEO-6M V2
 Chức năng chân
Tên chân
Vcc
RX
TX
GND

Chức năng
3.3-5V
Chân nhận dữ liệu
Chân truyền dữ liệu
Ground

II.3. Module thu phát tín hiệu cầu cứu
II.3.1. Lora là gì?
Lora là tín hiệu tầm xa dựa trên tần số radio, được phát triển và sở hữu bởi
Semtech, một cơng ty có trụ sở tại California.

Thành phần quan trọng và tạo nên tính đột phá cho nghiên cứu này chính là mơ
đun truyền tin sử dụng cơng nghệ LoRa. Có rất nhiều công nghệ truyền thông không dây
hiện nay như Wifi, Bluetooth, mạng di động. Tuy nhiên, với hai ưu điểm vượt trội hơn so
với các cơng nghệ này đó là tầm giao tiếp dữ liệu đến hàng km và năng lượng tiêu thụ,

Sinh viên: Huỳnh Công Sỷ, Phạm Văn Việt

Trang 9


Đồ án “ Thiết bị hỗ trợ tìm kiếm cứu nạn hàng hải ứng dụng công nghệ LoRa”

năng lượng chờ rất thấp, LoRa đã được lựa chọn cho các ứng dụng truyền các gói dữ liệu
kích thước nhỏ nhưng cần đi được khoảng cách xa.

Hình 10. So sánh LoRa và các mạng truyền thông không dây khác
LoRa sử dụng một kỹ thuật điều chế có tên gọi Chirp Spread Spectrum( CSS),
nguyên lí của kỹ thuật này là khuếch đại dữ liệu gốc thành tín hiệu có tần số cao hơn, sau
đó tín hiệu này được mã hóa thành chuỗi tín hiệu Chirp, cuối cùng chuỗi tín hiệu này sẽ
được gửi đi bằng ăng ten. Nhờ kĩ thuật sử dụng các xung chirp để mã hóa dữ liệu này, tín
hiệu LoRa có thể được truyền đi rất xa ngay cả khi cường độ tín hiệu yếu hơn cường độ
nhiễu mơi trường.
Khi truyền, mơ đun tiêu thụ dịng 500-670mA, ở chế độ Power Saving( chỉ hoạt
động khi được kích hoạt), mơ đun chỉ tiêu thụ dịng điện từ 1uA, nhờ đó có thể tạo ra
thiết bị hoạt động bằng pin có thể lên đến 10 năm.
II.3.2. Mô đun Lora AS32-TTl-1
II.3.2.i. Giới thiệu
Trong đề tài này, nhóm chúng em sử dụng mơ đun LoRa AS32 – TTL – 1W:

Hình 11. Mơ đun LoRa AS32 – TTL – 1W

Sinh viên: Huỳnh Công Sỷ, Phạm Văn Việt

Trang 10


Đồ án “ Thiết bị hỗ trợ tìm kiếm cứu nạn hàng hải ứng dụng công nghệ LoRa”

Module AS32-TTL-1W là một module truền thông không dây hoạt động ở dãy tần
số từ 410-441 MHZ (chủ yếu ở 433MHZ), sử dụng chip SX1278, dựa trên cơng nghệ
truyền dẫn Lora, có thể truyền xa và tiết kiệm năng lượng.
II.3.2.ii. Đặc điểm vận hành
-

Khoảng cách truyền lên đến 8000m
Dòng điện ở chế độ ngủ thấp tới 1,5uA
Hỗ trợ băng tần miễn phí tồn cầu 433 MHZ
Mức tiêu thụ điện năng cực thấp cho những ứng dụng cấp nguoòn bằng pin
Rơ le tự động truyền liên tục
Mã hóa dữ liệu
Tích hợp nhiều cơ chế xử lý ngoại lệ đảm bảo tính ổn định lâu dài của mô đun
Hỗ trợ mức điện áp cấp 2,5-5V, mức điện áp 5V sẽ đảm bảo hiệu suất tốt nhất

II.3.2.iii. Các thông số kĩ thuật
Thông số

Min

Mức
Typ

Max

Điện áp hoạt động

2,5V

5,5V

Độ ẩm làm việc

10%

90%

Nhiệt độ hoạt
Nhiệt độ bảo quản

-40 độ C
-40 độ C
410MH
Z

85 độ C
125 độ C

Tần số hoạt động
Độ nhạy nhận
Air data rate

Khoảng cách tham

khảo
CPU
Giao thức giao tiếp
Số kênh
Các bit dữ liệu
UART
Dòng truyền
Dòng nhận

433MHZ

441 MHZ

-130dBm
0.3k

2.4k

8000m

19,2k

Ghi chú
Nếu điện áp nhỏ hơn 4,5v
công suất đầu ra sẽ giảm
Độ ẩm tương đối, không
ngưng tụ
32 kênh, bước 1MHZ, mặc
định ban đầu là 433MHZ
Độ nhạy khơng liên quan gì

đến tốc độ truyền của cổng
nối tiếp và thời gian trễ
Có thể điều chỉnh 6 mức
Thử trong điều kiện thống
đãng khơng vật cản, ăng ten
khuếch đại:5dBm, độ cao
ăng ten 2,5m,air data rate
2,4kbps

SX1278
Uart
32
8
500-600mA
15-20mA

Sinh viên: Huỳnh Công Sỷ, Phạm Văn Việt

Trang 11


Đồ án “ Thiết bị hỗ trợ tìm kiếm cứu nạn hàng hải ứng dụng công nghệ LoRa”

Loại ăng ten

Phổ thơng

Kích thước
Trọng lượng

23x43mm
8-9g

Dùng loại ăng ten tốt thì
khoảng cách truyền xa hơn

II.3.2.iv. Sơ đồ và giải thích chân.

Hình 12. Kích thước của sản phẩm
Tên chân
GND

Loại

M0

Input(weak pull-up)

M1

Input(weak pull-up)

RXD

input

TXD

Output

AUX

Output

VCC
ANT

Chức năng
Ground
Cùng với chân M1 xác định một trong bốn chế độ
làm việc của mơ đun(nếu khơng dùng có thể là
GND)
Cùng với chân M0 xác định một trong bốn chế độ
làm việc của mô đun(nếu khơng dùng có thể là
GND)
TTL UART inputs, kết nối với chân TX bên ngoài(
MCU, PC).
TTL UART outputs, kết nối với chân RX bên
ngoài( MCD, PC).
Để xác định trạng thái làm việc của mô đun và
đánh thức MCU. Trong suốt quá trình tự kiểm tra
cài đặt, chân AUX xuất mức thấp.
Nguồn cấp: 2.3 ~ 5.2V DC
Ăng ten

Sinh viên: Huỳnh Công Sỷ, Phạm Văn Việt

Trang 12

Đồ án “ Thiết bị hỗ trợ tìm kiếm cứu nạn hàng hải ứng dụng công nghệ LoRa”

II.3.2.v. Kết nối với vi điều khiển(MCU)

stt
1
2

Hình 13. Sơ đờ kết nối với vi điều khiển
Giải thích
Mơ đun UART dùng tín hiệu TTL
Một số MCU làm việc ở mức điện áp 5VDC, nên có thể cần thêm 1
trở 4-10K kéo lên cho chân TXD và AUX

3.2.6 giải thích các chức năng

1.13.2.6.1 FIXED TRANSMISSION (POINT – TO – POINT)
có thể gửi đến bất cứ module nào, kênh nào bằng cách set địa chỉ đích dưới dạng
hexa

Sinh viên: Huỳnh Công Sỷ, Phạm Văn Việt

Trang 13


Đồ án “ Thiết bị hỗ trợ tìm kiếm cứu nạn hàng hải ứng dụng công nghệ LoRa”

1.2

1.33.2.6.2 FIXED TRANSMISSION ( BROADCAST)

 Set địa chỉ đích là 0xFFFF, những module cùng channel sẽ nhận được dữ liệu từ
module gửi

1.4
1.53.2.6.3 FIXED TRANSMISSION ( MONITORING)
 Set địa chỉ module A là 0xFFFF, kênh 0x04, khi module A là module nhận sẽ
nhận được dữ liệu từ tất cả module dưới kênh 0x04.

Sinh viên: Huỳnh Công Sỷ, Phạm Văn Việt

Trang 14


Đồ án “ Thiết bị hỗ trợ tìm kiếm cứu nạn hàng hải ứng dụng công nghệ LoRa”

1.63.2.6.3 TRANSPARENT TRANSMISSON( POINT – TO – POINT
)
 Ví dụ: đặt địa chỉ mô đun A là 0xFFFF hoặc 0x0000 dưới kênh 0x04;
 Khi mơ đun A là thiết bị nhận, nó có thể nhận tất cả dữ liệu được gửi từ những
mô đun dưới kênh 0x04, mục đích của việc giám sát được thực hiện.

1.73.2.6.5 TRANSPARENT TRANSMISSION( BROADCAST)
 Khi có cùng địa chỉ, cùng channel, cùng air data rate, bất kì module nào cũng có
thể phát, hoặc nhận dữ liệu lẫn nhau
 Dữ liệu lúc này được truyền xuyên suốt, điều đó có nghĩa là dữ liệu nhận được
sẽ chính xác là những gì thiết bị phát gửi đi.

Sinh viên: Huỳnh Cơng Sỷ, Phạm Văn Việt

Trang 15

Đồ án “ Thiết bị hỗ trợ tìm kiếm cứu nạn hàng hải ứng dụng công nghệ LoRa”

3.2.7 các chế độ hoạt động
Có 4 chế độ hoạt động, được set bởi chân M1 và M0, chi tiết như sau:
Mode(0
-3)

M
1

M

0

0

0

1

1

0

1

1

WOR

Chế độ
Deep Sleep

Chú ý

0

Chế độ
Normal

Chế độ
cài đặt

Chi tiết

UART và kênh không dây được
Hỗ trợ
mở, chế độ truyền Transparent được điều
chỉnh
kích hoạt
khơng
dây
thơng qua câu
lệnh
Có thể được xem như là thiết bị
Đánh
phát WOR và thiết bị thu WOR
thức thơng qua

câu lệnh khơng
dây
Người dùng có thể truy cập các
thanh ghi để điều khiển các chế độ
hoạt động của module
Module đi vào chế độ ngủ giúp
tiết kiệm năng lượng

IV. mô đun giao tiếp USB-UART
4.1 giới thiệu
Mô đun có thể dễ dàng được thiết lập cấu hình, thay đổi thông số thông qua phần
mềm. Để thực hiện, ta cần kết nối mơ đun với máy tính thơng qua mô đun giao tiếp USB
– UART.

Sinh viên: Huỳnh Công Sỷ, Phạm Văn Việt

Trang 16


Đồ án “ Thiết bị hỗ trợ tìm kiếm cứu nạn hàng hải ứng dụng cơng nghệ LoRa”

Hình 14. Mơ đun giao tiếp USB - UART
Mơ đun LoRa có hai chế độ truyền nhận cơ bản là truyền nhận cố định và
truyền nhận phát sóng. Khi địa chỉ mơ đun, thông số kênh, tốc độ truyền được thiết lập
giống nhau, các mô đun sẽ hoạt động ở chế độ truyền nhận phát sóng. Trong chế độ này,
bất kì mơ đun nào cũng có thể gửi và nhận dữ liệu lẫn nhau, thông tin sẽ truyền đi xuyên
suốt và dữ liệu được nhận sẽ chính xác là những gì được gửi đi từ mô đun phát.
4.2 thông số kĩ thuật
Sử dụng chip: PL2303
Hỗ trợ trên: win: Windows XP / 2003 / Win7 (32/64) / win8 (32/64) Vista (32/64) /

driver v6.6.1 / Linux Mac OS
Điện áp hoạt động: 4 -5.25V
Chân đầu ra: TXD RXD GND 5V 3.3V
Kích thước: 50 (dài) * 14 (rộng) (mm)
4.3 sơ đồ chân và chức năng
 Sơ đồ chân

Sinh viên: Huỳnh Công Sỷ, Phạm Văn Việt

Trang 17


Đồ án “ Thiết bị hỗ trợ tìm kiếm cứu nạn hàng hải ứng dụng cơng nghệ LoRa”

Hình 20. Sơ đồ chân của mô đun usb-uart
 Chức năng
Tên chân
RX
TX
GND
3.3V
5V

Sinh viên: Huỳnh Công Sỷ, Phạm Văn Việt

Chức năng
Chân nhận dữ liệu
Chân truyền dữ liệu
Ground
Chân đầu ra

Chân đầu ra

Trang 18


Đồ án “ Thiết bị hỗ trợ tìm kiếm cứu nạn hàng hải ứng dụng công nghệ LoRa”

Sinh viên: Huỳnh Công Sỷ, Phạm Văn Việt

Trang 19