Thiết kế hệ thống quản lý thiết bị trong nhà

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ
THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN

THIẾT KẾ HỆ THỐNG QUẢN LÝ
THIẾT BỊ TRONG NHÀ
MÃ SỐ: SV2021 - 87
CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: NGUYỄN CHÍNH NGHIỆP

SKC007630

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 6/2021

TIEU LUAN MOI download :


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN

THIẾT KẾ HỆ THỐNG QUẢN LÝ THIẾT BỊ TRONG NHÀ
MÃ SỐ: 087

Thuộc nhóm ngành khoa học: Kỹ Thuật Máy tính – Viễn Thơng
SV thực hiện: Nguyễn Chính Nghiệp
Nam, Nữ: Nam
Dân tộc: Kinh
Lớp, khoa: 17119CL2 – Khoa Đào tạo Chất lượng cao
Năm thứ: 4

Số năm đào tạo: 4
Ngành học: Cơng nghệ kỹ thuật máy tính
Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Văn Hiệp

TP. Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2021


LỜI CẢM ƠN
Trước tiên với tình cảm sâu sắc và chân thành, cho phép em được bày tỏ lòng
biết ơn đến tất cả các thành viên trong lớp và các thầy cô trong trường đã tạo điều
kiện hỗ trợ, giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu đề tài nghiên cứu
khoa học này. Trong suốt thời gian từ khi bắt đầu học tập tại trường đến nay, em đã
nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của quý thầy cô và bạn bè.
Và đặc biệt nhóm xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến ThS. Nguyễn Văn Hiệp,
người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo nhóm trong suốt q trình làm đồ án.
Một lần nữa nhóm xin cảm ơn các thầy cơ giáo trong trường Đại Học Sư Phạm
Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh nói chung, các thầy cơ trong Bộ mơn Kỹ Thuật
Máy Tính-Viễn Thơng nói riêng đã dạy dỗ cho chúng em những kiến thức về các
môn đại cương cũng như các mơn chun ngành, giúp chúng em có được cơ sở lý
thuyết vững vàng và tạo điều kiện giúp đỡ chúng em trong suốt quá trình học tập.
Trong quá trình nghiên cứu, tìm hiểu và thực hiện đề tài sẽ khơng tránh khỏi
những sai sót. Nhóm thực hiện mong nhận được sự góp ý từ Thầy để đề tài được
hồn thiện hơn và có thể ứng dụng trên thực tế.
Nhóm thực hiện xin chân thành cảm ơn!

i


MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................
MỤC LỤC...........
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ........................................................................
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU .............................................................................
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ ..........................................................
CHƯƠNG 1................................................................................................................
GIỚI THIỆU ..............................................................................................................
1.1.Đặt vấn đề ................................................
1.2.Mục tiêu đề tài .........................................
1.3.Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .........
1.4.Bố cục trình bày của đề tài ....................
CHƯƠNG 2................................................................................................................
CƠ SỞ LÝ THUYẾT ................................................................................................
2.1.Thiết kế phần cứng .................................
2.1.1. Arduin
2.1.2. Kit thu phát Wifi ESP8266 NodeMCU ...............................................
2.1.3. Kit thu phát WiFi ESP32 Camera ESP32-CAM ...............................

2.1.4. Modul

2.1.5. Modul
2.1.6. Linh kiện hiển thị ..................................................................................

2.1.7. Modul
2.1.8. Module cảm biến chất lượng khơng khí MQ-135 ............................
2.1.9. Module cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11 ........................................
2.1.10.Cảm biến dịng điện ACS712 ..........................................................
2.1.11.Bàn phím ma trận ............................................................................

2.2.Chuẩn giao tiếp ......................................

2.2.1. Chuẩn giao tiếp I2C ............................................................................
2.2.2. Chuẩn giao tiếp UART .......................................................................

2.3.Phần mềm hỗ trợ lập trình - thiết kế ...
2.3.1. Phần mềm lập trình Arduino IDE ....................................................
2.3.2. Phần mềm thiết kế app .......................................................................

CHƯƠNG 3..............................................................................................................
THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG ............................................................
3.1.Sơ đồ khối hệ thống ...............................
3.1.1. Yêu cầu của hệ thống ..........................................................................
3.1.2. Sơ đồ

ii


3.2.
Thiết kế, tính tốn hệ thống ..................
3.2.1. Khối xử lý trung tâm ..........................................................................
3.2.2. Khối thông báo điện thoại ..................................................................
3.2.3. Khối giao tiếp mạng WiFi ..................................................................
3.2.4.

Khối cảm

3.2.5.

Khối hiển

3.2.6.

Khối nút n

3.2.7.

Khối chấp

3.2.8.

Khối nguồ

3.3.
Lập trình phần cứng .............................
3.3.1. Chức năng phần cứng .........................................................................
3.3.2. Lưu đồ phần cứng ...............................................................................

3.4.
Thiết kế ứng dụng điện thoại ................
3.4.1. Chức năng của ứng dụng ...................................................................
3.4.2. Lưu đồ lập trình app ..........................................................................
3.4.3. Bố cục giao diện app ...........................................................................

3.5.
Kết nối hệ thống .....................................
3.5.1. Kết nối phần cứng giao tiếp cơ sở dữ liệu.........................................
3.5.2. Kết nối app điện thoại giao tiếp cơ sở dữ liệu ..................................
3.5.3. Kết nối hệ thống giao tiếp hoàn chỉnh ..............................................

CHƯƠNG 4..............................................................................................................
KẾT QUẢ THỰC HIỆN, NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ .....................................

4.1.
Thi công mạch ........................................
4.2.
Thiết kế giao diện app trên Android St
4.3.
Kết nối hệ thống hoàn chỉnh .................
CHƯƠNG 5..............................................................................................................
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN .............................................................
5.1.
Kết luận ..................................................
5.2.
Hướng phát triển ...................................
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................

iii


SMS
I2C
UART
RISC
SRAM
ADC
PWM
USB
CAN
SPI
SOC
IOT
LCD

IDE
CSDL

iv


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1 Sơ đồ chân LCD............................................................................................ 9
Bảng 2 Bảng tính dịng điện tiêu thụ....................................................................... 31

v


DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ
Hình 2. 1 Bo mạch Arduino Mega 2560.................................................................... 3
Hình 2. 2 Kit thu phát WiFi ESP8266 NodeMCU..................................................... 4
Hình 2. 3 Kit thu phát WiFi ESP32 Camera ESP32-CAM........................................ 5
Hình 2. 4 Module SIM800L...................................................................................... 6
Hình 2. 5 Module hạ áp AMS1117............................................................................ 7
Hình 2. 6 Module hạ áp XL4015............................................................................... 7
Hình 2. 7 Màn hình LCD 20x4.................................................................................. 8
Hình 2. 8 Module chuyển đổi I2C cho LCD........................................................... 10
Hình 2. 9 Module relay có opto cách ly.................................................................. 11
Hình 2. 10 Module cảm biến chất lượng khơng khí MQ-135..................................12
Hình 2. 11 Module cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11............................................. 13
Hình 2. 12 Cảm biến dịng điện ACS712................................................................ 14
Hình 2. 13 Bàn phím ma trận mềm 4x4.................................................................. 15
Hình 2. 14 Tổng quan bus I2C................................................................................ 16
Hình 2. 15 Sơ đồ khối UART.................................................................................. 19

Hình 2. 16 Truyền thơng UART.............................................................................. 19
Hình 2. 17 Giao diện chính của phần mềm Arduino IDE........................................ 21
Hình 2. 18 Giao diện phần mềm Android Studio.................................................... 22
Hình 3. 1 Sơ đồ khối hệ thống................................................................................. 24
Hình 3. 2 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống.................................................................. 26
Hình 3. 3 Khối xử lý trung tâm và kết nối ngõ vào ra............................................. 27
Hình 3. 4 Khối thơng báo điện thoại....................................................................... 28
Hình 3. 5 Khối giao tiếp mạng WiFi....................................................................... 28
Hình 3. 6 Khối cảm biến......................................................................................... 29
Hình 3. 7 Khối hiển thị............................................................................................ 29
Hình 3. 8 Khối nút nhấn.......................................................................................... 30

vi


Hình 3. 9 Khối chấp hành........................................................................................ 30
Hình 3. 10 Lưu đồ lập trình Arduino Mega 2560.................................................... 33
Hình 3. 11 Lưu đồ lập trình ESP8266..................................................................... 34
Hình 3. 12 Lưu đồ giao diện chính của app............................................................. 35
Hình 3. 13 Lưu đồ giao diện điều khiển của app..................................................... 36
Hình 3. 14 Lưu đồ giao diện giám sát của app........................................................ 36
Hình 3. 15 Lưu đồ giao diện thống kê của app........................................................ 37
Hình 3. 16 Màn hình chính...................................................................................... 38
Hình 3. 17 Màn hình điều khiển thiết bị.................................................................. 39
Hình 3. 18 Màn hình thống kê................................................................................. 40
Hình 3. 19 Màn hình giám sát................................................................................. 41
Hình 3. 20 Sơ đồ khối phần cứng giao tiếp cơ sở dữ liệu Google Firebase.............42
Hình 3. 21 Sơ đồ khối app điện thoại giao tiếp cơ sở dữ liệu Google Firebase.......42
Hình 4. 1 Vẽ mạch in trên phần mềm Proteus......................................................... 43
Hình 4. 2 Mơ phỏng 3D trên phần mềm Proteus..................................................... 43

Hình 4. 3 Mạch in.................................................................................................... 44
Hình 4. 4 Mạch điện hệ thống................................................................................. 44
Hình 4. 5 Giao diện chính của app.......................................................................... 45
Hình 4. 6 Giao diện điều khiển thiết bị.................................................................... 45
Hình 4. 7 Giao diện giám sát chưa bật camera IP (trái) và đã bật camera IP (phải) . 46

Hình 4. 8 Giao diện thống kê.................................................................................. 46
Hình 4. 9 Mơ hình tổng thể hệ thống....................................................................... 47
Hình 4. 10 Màn hình LCD hiển thị các thơng số..................................................... 47
Hình 4. 11 Đèn các phịng đang bật......................................................................... 48

vii


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM
THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
1. Thông tin chung:
- Tên đề tài: THIẾT KẾ HỆ THỐNG QUẢN LÝ THIẾT BỊ TRONG NHÀ
- SV thực hiện: Nguyễn Chính Nghiệp
Đồn Tạ Minh Triết
Nguyễn Đình Hoan
Nguyễn Trọng Bằng
Trần Đức Anh
- Lớp: 17119CL2 Khoa: Đào tạo Chất lượng cao
- Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Văn Hiệp
2. Mục tiêu đề tài:
- Bật tắt các thiết bị qua app trên điện thoại.
- Báo cháy.
- Hiển thị ngày giờ, nhiệt độ, độ ẩm.

- Giám sát qua camera.
3. Tính mới và sáng tạo:
- Điều khiển thiết bị dễ dàng trên smartphone.
- Ứng dụng điều khiển không bị giới hạn khoảng cách, địa lý.
- Thống kê nhiệt độ, độ ẩm theo thời gian.
- Đo công suất tiêu thụ.
- Giám sát từ xa qua camera IP.
4. Kết quả nghiên cứu:
- Thiết kế mạch in điện tử.
- Thiết kế, thi cơng mơ hình.
- Thiết kế ứng dụng Android.
5. Đóng góp về mặt giáo dục và đào tạo, kinh tế - xã hội, an ninh, quốc phòng và
khả năng áp dụng của đề tài:
- Hệ thống là mô hình phù hợp cho học tập các cơng nghệ IoT, thiết kế
Hệ thống nhúng và Lập trình ứng dụng di động.
6. Công bố khoa học của SV từ kết quả nghiên cứu của đề tài (ghi rõ tên tạp chí
nếu có) hoặc nhận xét, đánh giá của cơ sở đã áp dụng các kết quả nghiên cứu (nếu
có):
Ngày
tháng
năm
SV chịu trách nhiệm chính thực hiện đề tài
(kí, họ và tên)

viii


Nhận xét của người hướng dẫn về những đóng góp khoa học của SV thực hiện
đề tài (phần này do người hướng dẫn ghi):

Xác nhậ n của Trường
(kí tên và đóng dấu)

năm
tháng
Ngày
Người hướng dẫn
(kí, họ và tên)

ix


CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU
1.1.

Đặt vấn đề
Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư được cho là đã bắt đầu từ vài năm

gần đây, tập trung chủ yếu vào sản xuất thông minh dựa trên các thành tựu đột phá
trong kỹ thuật số, vật lý hiện đại, công nghệ sinh học, nano,… Đặc biệt cùng với sự
phát triển của hệ thống thông minh đã tạo ra bước ngoặt quan trọng trong lĩnh vực
ngôi nhà thông minh phục vụ nhu cầu ngày càng cao của con người trong đời sống.
Tại Việt Nam đã bắt đầu có nhiều cơng ty chun lắp đặt ngơi nhà hoặc hệ thống
thơng minh trong đó phải kể đến công ty BKAV của CEO Nguyễn Tử Quảng đã ấp
ủ dự án ngôi nhà thông minh điều khiển bằng điện thoại trên nền tảng Android từ
năm 2011 đến nay và hiện nay đang thi công cho rất nhiều dự án.
Hãy nghĩ về tất cả những gì lặp đi lặp lại bạn phải làm mỗi ngày ở nhà mình :
Bật đèn, tắt đèn, bật máy nước nóng, tắt máy nước nóng, bật – tắt hệ thống báo
động, tưới nước cho vườn cây... Thêm vào đó cịn bao nhiêu việc bạn phải nhớ làm

như trả tiền điện, thay dầu xe, mua thêm thuốc, đón con đi học về... Sẽ thật tuyệt vời
nếu có cách nào đó giúp bạn giải quyết tất cả những việc này? Và đó chính là tất cả
mục đích của Nhà thông minh.
Là sinh viên Ngành Công nghệ Kỹ thuật Máy tính đã có kiến thức cơ bản về
điện tử, hệ thống nhúng và IoT. Mong muốn tạo ra thiết bị ứng dụng thực tế với quy
mô nhỏ, nên nhóm em quyết định nghiên cứu đề tài “Thiết kế hệ thống quản lý thiết
bị trong nhà”. Đó cũng là nền tảng cho sinh viên thực hiện một mơ hình Nhà thơng
minh nhỏ của riêng mình.

1


1.2.

Mục tiêu đề tài
Thiết kế, thi cơng mơ hình “Hệ thống quản lý thiết bị trong nhà”, hệ thống

cho phép bật/tắt các thiết bị thông qua app điện thoại và bàn phím cứng. Hệ thống
cịn có các cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, cảm biến phát hiện khói, khí gas, cảm biến
cường độ dịng điện, thu thập các thơng số gửi lên cơ sở dữ liệu cho phép app điện
thoại truy cập từ xa qua mạng internet. Ngoài ra, hệ thống cịn có chức năng cảnh
báo cháy qua điện thoại, giám sát từ xa thông qua camera IP.

1.3.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu:
-

Phần cứng hệ thống bao gồm bo mạch Arduino Mega 2560, module
SIM800L, kit giao tiếp Wifi, cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, cảm biến dịng
điện, LCD và bàn phím ma trận 4x4.

-

Nghiên cứu các chuẩn giao tiếp I2C, UART.

-

Nghiên cứu thiết kế ứng dụng trên điện thoại.

Phạm vi nghiên cứu
Hệ thống điều khiển các thiết bị thông qua app điện thoại, hiển thị nhiệt độ
độ ẩm và cảnh báo cháy - khí gas, giám sát thông qua camera, thống kê lượng
điện tiêu thụ.

1.4.

Bố cục trình bày của đề tài

Đề tài sẽ được trình bày trong 5 chương:
Chương 1: GIỚI THIỆU
Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
(Chương 2 sẽ tìm hiểu cơ sở lý thuyết các linh kiện của hệ thống, phần mền hỗ trợ
lập trình, phần mềm hỗ trợ thiết kế giao diện app và các chuẩn giao tiếp.) Chương
3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG
(Chương 3 sẽ tính tốn thiết kế hệ thống, sơ đồ khối, thiết kế sơ đồ nguyên lý, lập
trình chức năng của phần cứng, thiết kế app và kết nối hệ thống)
Chương 4: KẾT QUẢ THỰC HIỆN, NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ

Chương 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

2


CHƯƠNG 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1.

Thiết kế phần cứng

2.1.1. Arduino Mega 2560
Arduino Mega 2560 là một bo mạch vi điều khiển dựa trên
ATmega2560. Nó có 54 chân đầu vào / đầu ra kỹ thuật số (trong đó 15 chân có
thể được sử dụng làm đầu ra PWM), 16 đầu vào tương tự, 4 UART (cổng nối
tiếp phần cứng), bộ dao động thạnh anh 16 MHz, kết nối USB, giắc cắm
nguồn, đầu cắm ICSP, và một nút reset. Bo mạch Mega 2560 tương thích với
hầu hết các module được thiết kế cho Uno và các bo mạch trước đây là
Duemilanove hoặc Diecimila.

Hình 2. 1 Bo mạch Arduino Mega 2560
Thông số kỹ thuật:
Vi điều khiển chính: ATmega2560
Số chân Digital I/O: 54 (trong đó 15 chân có khả năng xuất xung PWM)
Số chân Analog Input: 16
Dòng điện DC Current trên mỗi chân I/O: 20mA
Flash Memory: 256 KB trong đó 8 KB sử dụng cho bootloader.
SRAM: 8 KB
EEPROM: 4 KB
Clock Speed: 16 MHz

3


2.1.2. Kit thu phát Wifi ESP8266 NodeMCU
Kit thu phát Wifi ESP8266 NodeMCU Lua CP2102 Ai-Thinker được phát
triển dựa trên nền chip Wifi SoC ESP8266 với thiết kế dễ sử dụng và đặc biệt là có
thể sử dụng trực tiếp trình biên dịch của Arduino để lập trình và nạp code, điều này
khiến việc sử dụng và lập trình các ứng dụng trên ESP8266 trở nên rất đơn giản.
Kit thu phát Wifi ESP8266 NodeMCU Lua CP2102 Ai-Thinker được dùng
cho các ứng dụng cần kết nối, thu thập dữ liệu và điều khiển qua sóng Wifi, đặc biệt
là các ứng dụng liên quan đến IoT.
Kit thu phát Wifi ESP8266 NodeMCU Lua CP2102 Ai-Thinker sử dụng chip
nạp và giao tiếp UART mới và ổn định nhất là CP2102 có khả năng tự nhận Driver
trên tất cả các hệ điều hành Window và Linux, đây là phiên bản nâng cấp từ các
phiên bản sử dụng IC nạp giá rẻ CH340.

Hình 2. 2 Kit thu phát WiFi ESP8266 NodeMCU
Thơng số kỹ thuật:
IC chính: ESP8266MOD (ESP-12E).
Phiên bản firmware: NodeMCU Lua.
Chip nạp và giao tiếp UART: CP2102.
Cấp nguồn: 5VDC MicroUSB hoặc Vin.
GIPO giao tiếp mức 3.3VDC.
Tích hợp Led báo trạng thái, nút Reset, Flash.

4


2.1.3. Kit thu phát WiFi ESP32 Camera ESP32-CAM

Kit RF thu phát Wifi BLE ESP32 Camera ESP32-CAM Ai-Thinker được sản
xuất bởi Ai-Thinker có kích thước nhỏ gọn với bộ xử lý chính là module ESP32 +
Camera OV2640 được sử dụng trong các ứng dụng truyền hình ảnh, xử lý ảnh qua
Wifi, Bluetooth hoặc các ứng dụng IoT, mạch có chất lượng gia cơng tốt, độ bền cao.

Hình 2. 3 Kit thu phát WiFi ESP32 Camera ESP32-CAM
Thông số kỹ thuật:
Model: ESP32-CAM Ai-Thinker.
Cấp nguồn: tối thiểu 5V-2A.
SPI Flash: Default 32Mbit.
RAM: 520KB SRAM +4M PSRAM.
Bluetooth: Bluetooth 4.2 BR/EDR and BLE standards.
Wi-Fi: 802.11 b/g/n/
Thẻ SD: hỗ trợ tối đa 4Gb.
Số cổng IO: 9.
UART Baudrate: Default 115200 bps.
Định dạng hình ảnh: JPEG( OV2640 support only ), BMP, GRAYSCALE.
Tần số hoạt động: 2412 ~2484MHz.
Bảo mật: WPA/WPA2/WPA2-Enterprise/WPS.

5


2.1.4. Module SIM800L
SIM800L là module GSM/GPRS bốn băng tần, hoạt động trên các tần
số

GSM850MHz,

EGSM900MHz,

DCS1800MHz

và

PCS1900MHz.

SIM800L có tính năng GPRS đa khe cắm lớp 12/lớp 10 (tùy chọn bổ sung) và
hỗ trợ các chương trình mã hóa GPRS CS-1, CS-2, CS-3 và CS-4.

Hình 2. 4 Module SIM800L
Thơng số kỹ thuật:
Nguồn cấp: nên dùng nguồn có dịng và áp đủ 4.2V-2A để đảm bảo
mạch hoạt động ổn định.
Khe cắm microSIM.
Dòng khi ở chế độ chờ: 10 mA.
Dòng khi hoạt động: 100 mA đến 2A.
Hỗ trợ 4 băng tần phổ biến.
Kích thước: 25 mm x 22 cm.

6


2.1.5. Module hạ áp
2.1.5.1. Module hạ áp AMS1117
Mạch cấp nguồn 3.3V/5V DC ASM1117 được sử dụng để tạo điện áp
3.3V/5V DC 800mA cấp cho mạch điện với đầu vào linh hoạt từ 4.5~9VDC.

Hình 2. 5 Module hạ áp AMS1117
Thơng số kỹ thuật:

Điện áp vào : 4.5~9VDC.
Điện áp ra: 3.3V/5V DC, 800mA (dịng điện thực tế có thể vượt hơn
800mA).
Kích thước: 25 x 11 mm.

2.1.5.2. Module hạ áp DC XL4015
Mạch giảm áp DC XL4015 (5A) có chỉnh dịng được sử dụng để giảm
áp DC như các mạch giảm áp xung thông thường, mạch được tích hợp IC
Opamp so sánh tại đầu ra và biến trở chỉnh hạn mức dòng điện giúp đảm bảo
an toàn khi sử dụng, trong các trường hợp chạm hoặc quá dòng mạch sẽ cảnh
báo qua đèn led và tự ngắt.

Hình 2. 6 Module hạ áp XL4015

7


Thơng số kỹ thuật:
IC chính: XL4015.
Điện áp đầu vào: 8~36VDC.
Điện áp đầu ra: 1.25 ~ 32VDC.
Dòng đầu ra tối đa: 5A.
Hiệu suất : 96%.
Tần số xung: 180KHz.
Tích hợp Mosfet đóng ngắt tần số cao.
Maximum Duty Cycle: 100%.
Minimum Drop Out: 0.3VDC.
Nhiệt độ làm việc : -40 ~ 125 độ C0

2.1.6. Linh kiện hiển thị

2.1.6.1. Màn hình LCD
LCD có rất nhiều dạng phân biệt theo kích thước từ vài kí tự đến hàng
chục kí tự, từ 1 hàng đến vài chục hàng. Ví dụ LCD 16×2 có nghĩa là có 2 hàng,
mỗi hàng có 16 kí tự. LCD 20×4 có nghĩa là có 4 hàng, mỗi hàng có 20 kí tự.

Hình 2. 7 Màn hình LCD 20x4
LCD có nhiều loại và số chân của chúng cũng khác nhau nhưng có 2
loại phổ biến là loại 14 chân và loại 16 chân. Sự khác nhau là các chân nguồn
cung cấp cho đèn nền, cịn các chân điều khiển thì khơng thay đổi, khi sử dụng
loại LCD nào thì phải tra datasheet của chúng để biết rõ các chân.

8


Chân số
1
2
3
4

5

6
7
8
9
10
11
12
13

14
15
16
Bảng 1 Sơ đồ chân LCD

9


2.1.6.2. Module chuyển đổi I2C cho LCD
Module chuyển đổi I2C cho LCD giải quyết LCD có quá nhiều chân
gây khó khăn trong quá trình kết nối và chiếm dụng nhiều chân của vi điều
khiển, thay vì sử dụng tối thiểu 6 chân của vi điều khiển để kết nối với LCD
(RS, EN, D7, D6, D5 và D4) thì với module chuyển đổi bạn chỉ cần sử dụng 2
chân (SCL, SDA) để kết nối. Module chuyển đổi I2C hỗ trợ các loại LCD sử
dụng driver HD44780(LCD 1602, LCD 2004, … ), kết nối với vi điều khiển
thông qua giao tiếp I2C, tương thích với hầu hết các vi điều khiển hiện nay.

Hình 2. 8 Module chuyển đổi I2C cho LCD
Thơng số kĩ thuật
Điện áp hoạt động: 2.5-6V DC.
Giao tiếp: I2C.
Địa chỉ mặc định: 0X27 (có thể điều chỉnh bằng ngắn mạch chân
A0/A1/A2).
Tích hợp Jump chốt để cung cấp đèn cho LCD hoặc ngắt.
Tích hợp biến trở xoay điều chỉnh độ tương phản cho LCD.

10


2.1.7. Module relay

Mạch Relay Opto cách ly 5/12VDC (có hai loại 5VDC và 12VDC)
thích hợp với các ứng dụng đóng ngắt tải AC hoặc DC, mạch có thiết kế nhỏ
gọn, tích hợp opto và transistor cách ly, kích đóng tùy chọn bằng mức thấp
hoặc mức cao phù hợp với mọi loại MCU và thiết kế có thể sử dụng nguồn
ngồi giúp cho việc sử dụng trở nên thật linh động và dễ dàng.

Hình 2. 9 Module relay có opto cách ly
Thơng số kỹ thuật:
Điện áp sử dụng: Có hai loại 5VDC và 12VDC.
Tín hiệu kích: mức thấp hoặc mức
cao. Tiêu thụ dịng khoảng 80mA.
Điện thế đóng ngắt tối đa: AC250V ~ 10A hoặc DC30V ~ 10A (Để an
toàn nên dùng cho tải có cơng suất <100W).
Tích hợp Opto cách ly, diode chống nhiễu và đèn báo tín hiệu kích.
Kích thước: 75 x 55 x 20mm.

11


2.1.8. Module cảm biến chất lượng khơng khí MQ-135
Thường được dùng trong các thiết bị kiểm tra chất lượng không khí bên
trong cao ốc, văn phịng, thích hợp để phát hiện NH3, NOx, Ancol, Benzen,
khói, CO2,…

Hình 2. 10 Module cảm biến chất lượng khơng khí MQ-135
Thơng số kỹ thuật:
Điện áp nguồn: 5V DC.
Điện áp của heater: 5V±0.1 AC/DC.
Điện trở tải: thay đổi được (2kΩ-47kΩ).
Điện trở của heater: 33Ω±5%.

Công suất tiêu thụ của heater: ít hơn 800mW.
Khoảng phát hiện: 10 - 300 ppm NH3, 10 - 1000 ppm Benzene, 10 - 300
ppm Alcol.
Kích thước: 32mm*20mm.
Khoảng đo rộng.

Bền, tuổi thọ cao.
Phát hiện nhanh, độ nhạy cao.

12


2.1.9. Module cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11
Cảm biến độ ẩm, nhiệt độ DHT11 được tích hợp sẵn điện trở 5,1k giúp
người dùng dễ dàng kết nối và sử dụng hơn so, module lấy dữ liệu thông qua
giao tiếp 1 dây. Bộ tiền xử lý tín hiệu tích hợp trong cảm biến giúp bạn có
được dữ liệu chính xác mà khơng cần phải qua bất kỳ tính tốn nào. Module
được thiết kế hoạt động ở mức điện áp 5VDC.

Hình 2. 11 Module cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11
Thông số kỹ thuật:
Điện áp hoạt động: 5VDC.
Chuẩn giao tiếp: 1 dây.
Khoảng đo độ ẩm: 20%-70%RH sai số ± 5%RH.

Khoảng đo nhiệt độ: 0-50 °C sai số ± 2°C.
Tần số lấy mẫu tối đa: 1Hz (1 giây / lần).
Kích thước: 28mm x 12mm x10mm.

13

2.1.10.

Cảm biến dòng điện ACS712

Cảm biến dòng điện ACS712 (Hall Effect Current Sensor) dựa trên hiệu ứng
Hall để đo dòng điện AC/DC, cảm biến có kích thước nhỏ gọn, dễ kết nối, giá trị trả
ra là điện áp analog tuyến tính theo cường độ dịng điện cần đo nên rất dễ kết nối và
lập trình với vi điều khiển, thích hợp với các ứng dụng cần đo dòng AC/DC với độ
chính xác cao.

Hình 2. 12 Cảm biến dịng điện ACS712
Thơng số kỹ thuật:
IC ACS712 5/20/30A
Nguồn sử dụng: 5VDC.

Độ nhạy đầu ra từ 63~190mV/A.
Đường tín hiệu analog có độ nhiễu thấp.
Độ trễ đầu ra để đáp ứng với đầu vào là 5µs.
Điện trở dây dẫn trong là 1.2mΩ.

14