HỆ THỐNG ĐO TỐC ĐỘ GIÓ VÀ VẬT CẢN SỬ DỤNG ARDUINO NANO

TRƯỜNG ĐH KỸ THUẬT CƠNG NGHIỆP THÁI NGUN
KHOA CƠ KHÍ
BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ
°°  °°

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề tài: Thiết kế Hệ thống đo tốc độ khi có vật cản

Giáo viên hướng dẫn:
Sinh viên:

Th.s Đỗ Thế Vinh
Nguyễn Trường Sinh
Trần Anh Tuấn
Đàm Thị Yến

Thái Nguyên 2023

K185520114040
K185520114050
K185520114054


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Th.s Đỗ Thế Vinh

TRƯỜNG ĐH KỸ THUẬT CƠNG NGHIỆP THÁI NGUN
KHOA CƠ KHÍ
BỘ MƠN CƠ ĐIỆN TỬ
°°  °°

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề tài: Thiết kế Hệ thống đo tốc độ khi có vật cản

Khoa Cơ khí
Chun ngành Kỹ thuật Cơ Điện Tử

Giáo viên hướng dẫn:
Bộ môn:

Th.s Đỗ Thế Vinh
Cơ Điện Tử

Thái Nguyên 2023
2


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Th.s Đỗ Thế Vinh

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
Thái Nguyên, ngày….tháng….năm 2023
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG BẢO VỆ
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
Thái Nguyên, ngày….tháng….năm 2023
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

3


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Th.s Đỗ Thế Vinh

LỜI CẢM ƠN
Sau quá trình học tập và rèn luyện tại trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái
Nguyên, cùng với sự hướng dẫn tận tình của thầy Đỗ Thế Vinh, nhóm chúng em đã
hoàn thành đề tài đồ án tốt nghiệp.
Nhờ sự quyết tâm cao độ và hăng say nghiên cứu của cả nhóm và sự hướng đã tận
tình của giáo viên hướng dẫn và các thầy cô trong bộ môn Cơ Điện Tử. Tuy nhiên do
kiến thức, kinh nghiêm và điều kiện khơng cho phép, nhóm chúng em khơng tránh
khỏi những sai sót khi làm đề tài. Vì vậy, chúng em mong thầy cơ bỏ qua những thiếu
sót và có những góp ý để đề tài của nhóm em được hồn thiện hơn.
Cuối cùng chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành thầy Đỗ Thế Vinh cùng tồn thể
thầy cơ trong bộ môn Cơ Điện Tử đã giúp đỡ chúng em trong suốt quá trình học tập,
rèn luyện tại trường, cũng như trong q trình làm đồ án tốt nghiệp.

Nhóm sinh viên thực hiện
Nguyễn Trường Sinh
Trần Anh Tuấn
Đàm Thị Yến

4


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Th.s Đỗ Thế Vinh

LỜI MỞ ĐẦU
Đo lưu lượng gió là một hoạt động quan trọng trong nhiều lĩnh vực, từ đánh giá tiêu
chuẩn hiệu suất của các thiết bị công nghiệp đến đo lường hiệu quả của các biện pháp
kiểm sốt mơi trường và đánh giá tiềm năng của các dự án năng lượng tái tạo. Đối với
các ứng dụng liên quan đến tấm chắn, đo lượng gió và đánh giá hiệu quả của tấm chắn
là điều quan trọng để đảm bảo chúng hoạt động hiệu quả trong việc giảm thiểu lưu
lượng gió khơng mong muốn, tăng cường an toàn hoặc giảm tiếng ồn.
Hệ thống đo lưu lượng gió và tấm chắn thường bao gồm các thiết bị đo, cảm biến,
phần mềm đo lường và phân tích dữ liệu. Các dữ liệu đo được sử dụng để phân tích
hiệu quả của tấm chắn, đưa ra đánh giá chính xác về hiệu suất của tấm chắn trong điều
kiện thực tế.
Trong lời mở đầu này, chúng ta sẽ khám phá sâu hơn về hệ thống đo lưu lượng gió
và tấm chắn, bao gồm các nguyên tắc hoạt động của nó, tính năng của các thiết bị đo
và phân tích dữ liệu, và các ứng dụng thực tiễn của nó trong các lĩnh vực khác nhau.
Chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu về các cơng nghệ, phương pháp và ứng dụng của hệ
thống đo lưu lượng gió và tấm chắn để có cái nhìn tổng quan về lĩnh vực này.

5


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Th.s Đỗ Thế Vinh

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH ẢNH

6


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Th.s Đỗ Thế Vinh

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI HỆ THỐNG ĐO TỐC ĐỘ GIÓ
KHI CÓ VẬT CẢN
1.1 Giới thiệu chung

Hình 1-1 Một số loại máy đo gió

Máy đo tốc độ gió là một thiết bị được sử dụng để đo đạc tốc độ và áp suất của gió
trong mơi trường tự nhiên hoặc trong các ứng dụng cơng nghiệp. Máy đo tốc độ gió
thường được sử dụng trong các lĩnh vực như năng lượng tái tạo, nơng nghiệp, hóa học,
vật liệu và địa chất.
Máy đo tốc độ gió thường được thiết kế để đo đạc tốc độ gió theo đơn vị đo tốc độ

khác nhau, chẳng hạn như m/phút, km/giờ, ft/giây, mph hoặc knots. Máy đo tốc độ gió
có thể được trang bị với các cảm biến tốc độ gió, áp suất, nhiệt độ và độ ẩm để đo
lường các thông số khác nhau của mơi trường.
Các ứng dụng của máy đo tốc độ gió rất đa dạng, từ đo tốc độ gió trong các trạm
quan trắc thời tiết đến đo tốc độ gió trong các ứng dụng công nghiệp như máy bay, tàu
thuyền, đường bộ và các thiết bị điện tử.
Máy đo gió hiện nay
Hiện nay, máy đo tốc độ gió được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau,
từ quan trắc thời tiết, năng lượng tái tạo đến ứng dụng công nghiệp. Các máy đo tốc độ
gió hiện nay thường được trang bị các tính năng tiên tiến như khả năng đo đạc tốc độ
gió trong thời gian thực, độ chính xác cao, tính năng lưu trữ và chia sẻ dữ liệu đo đạc
qua mạng, khả năng hoạt động trong các điều kiện thời tiết khắc nghiệt.
Một số loại máy đo tốc độ gió hiện nay được sử dụng phổ biến như sau:
7


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Th.s Đỗ Thế Vinh

Máy đo tốc độ gió Laser: Máy đo tốc độ gió Laser sử dụng nguyên lý đo đạc tốc độ
gió bằng cách phát ra một tia laser và đo đạc thời gian mà tia laser di chuyển qua một
khoảng cách đã biết trước. Loại máy đo này có độ chính xác cao và khả năng đo đạc
trong khoảng cách xa.
Máy đo tốc độ gió Ultrasonic: Máy đo tốc độ gió Ultrasonic sử dụng nguyên lý đo
đạc tốc độ gió bằng cách gửi ra sóng siêu âm và đo đạc thời gian sóng siêu âm di
chuyển qua khơng khí. Loại máy đo này có độ chính xác cao và khả năng đo đạc trong
khoảng cách xa.
Máy đo tốc độ gió với cảm biến Cup-Anemometer: Máy đo tốc độ gió với cảm biến
Cup-Anemometer sử dụng nguyên lý đo đạc tốc độ gió bằng cách đo đạc tốc độ quay

của các cánh quạt nhỏ được gắn trên một trục và quay dưới tác động của gió. Loại máy
đo này có độ chính xác cao và đơn giản trong thiết kế.
Máy đo tốc độ gió với cảm biến Hot-Wire Anemometer: Máy đo tốc độ gió với cảm
biến Hot-Wire Anemometer sử dụng nguyên lý đo đạc tốc độ gió bằng cách đo đạc
nhiệt độ của một sợi dây nóng khi bị gi
Máy đo hình chén
Dạng máy đo gió hình chén, được phát minh bởi tiến sĩ John Thomas Romney
Robinson (1846), đài quan sát Armagh, là thiết bị nổi tiếng và được dùng rộng rãi, và
là một trong những thiết bị đo gió đầu tiên.
Máy có 4 chén hình bán cầu, mỗi cái gắn vào một đầu của một tay địn, có 2 tay địn
nằm ngang vng góc với nhau. Có một trục đứng ở giữa nằm ở giao điểm 2 tay đòn là
tâm mà các chén quay xung quanh; một bộ truyền động đếm số vòng mà trục quay
được, và từ số vịng quay được đó trong một khoảng thời gian sẽ tính ra được vận tốc
gió.
Các chén được đặt đối xứng ở cuối mỗi tay địn, vì vậy có thể thấy gió ln thổi vào
phía trong chén; phía sau của chén cũng hướng vào gió, nhưng áp suất của gió thổi vào
khơng đáng kể, và do đó sự xoay vòng được sinh ra; mỗi chén đến lượt nó sẽ tạo ra lực
để tiếp tục xoay.
8


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Th.s Đỗ Thế Vinh

Hai điểm nổi bật của máy đo này là sự đơn giản và khơng cần chong chóng chỉ
hướng gió; tuy nhiên nó khơng phù hợp để lưu dữ liệu lên giấy tại một thời điểm nhất
định, và do đó nó sẽ ghi thiếu thơng tin những cơn gió giật mạnh trong thời gian ngắn.
Thật không may, khi tiến sĩ Robinson thiết kế máy đo gió, ơng phát biểu rằng dù kích
thước của chén hay độ dài cánh tay đòn, vận tốc của chén ln quay bằng ⅓ vận tốc

gió. Kết quả này đã được xác nhận bằng các thí nghiệm độc lập, nhưng nó vẫn cịn
cách xa sự thực, vì tỉ số thực giữa vận tốc gió và vận tốc chén phụ thuộc rất lớn vào
kích thước của chén và chiều dài cánh tay địn, và có thể có giá trị hơn ⅔. Vì vậy kết
quả thu được của máy đo gió thường có sai số đến gần 50%.

Hình 1-2 Cảm biến đo dạng cối xoay

Máy do dạng cối xoay
Một dạng khác của máy đo vận tốc gió có dạng cối xay gió. Trong dạng máy đo gió
của Robinson thì trục quay nằm thẳng đứng, nhưng với dạng này thì trục quay nằm
song song với hướng gió, do đó nó nằm ngang. Hơn nữa, khi gió đổi chiều thì trục
quay cũng thay đổi, chong chóng chỉ hướng gió hoặc những thứ tương tự được tạo ra
có cùng mục đích như vậy. Trong trường hợp hướng gió ln khơng đổi, như trong
trường hợp hệ thống thơng gió của mỏ hoặc nhà cao tầng, máy đo gió sẽ cho kết quả
rất tốt.

9


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Th.s Đỗ Thế Vinh

1.2 Ưu, nhược điểm hệ thống
Máy đo tốc độ gió là thiết bị được sử dụng để đo đạc tốc độ của gió trong mơi
trường ngồi trời hoặc trong các ứng dụng đo lường liên quan đến thời tiết, năng lượng
gió, hoạt động hàng hải và hàng không, và nhiều lĩnh vực khác. Dưới đây là một số ưu
điểm và nhược điểm của máy đo tốc độ gió:
-

 Ưu điểm:
Độ chính xác: Máy đo tốc độ gió thường đo đạc chính xác tốc độ của gió trong thời

-

gian thực, giúp cung cấp dữ liệu chính xác về tốc độ gió hiện tại.
Đo lường liên tục: Máy đo tốc độ gió có thể hoạt động liên tục trong nhiều giờ
hoặc thậm chí nhiều ngày mà khơng cần người điều khiển, đảm bảo tính liên tục và

-

đáng tin cậy của dữ liệu đo lường.
Theo dõi đa thời gian: Máy đo tốc độ gió có thể ghi nhận dữ liệu đo lường theo
thời gian, cho phép phân tích xu hướng thời tiết, đánh giá hiệu suất hệ thống năng
lượng gió, hoặc theo dõi sự thay đổi của tốc độ gió trong một khoảng thời gian cụ
thể.
 Nhược điểm:
-

Sai số: Máy đo tốc độ gió có thể gặp sai số do nhiều yếu tố khác nhau, chẳng
hạn như độ chính xác của cảm biến, độ ổn định của đồng hồ đo, hiệu chuẩn
không đúng, và sai số hệ thống đo đạc.

-

Ảnh hưởng của môi trường: Máy đo tốc độ gió có thể bị ảnh hưởng bởi mơi
trường xung quanh, chẳng hạn như địa hình, cây cối, hoặc cơng trình xây dựng,
gây ra sai số trong kết quả đo đạc.

Khả năng hoạt động trong nhiều điều kiện thời tiết

1.3 Các chuẩn giao tiếp
 I2C

Giao tiếp I2C (Inter-Integrated Circuit) là một giao tiếp nội bộ dạng chuỗi được sử
dụng để kết nối các vi mạch (IC) với nhau trên cùng một mạch in (PCB). Giao tiếp I2C
10


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Th.s Đỗ Thế Vinh

được phát triển bởi công ty Philips (hiện là NXP Semiconductors) vào những năm
1980 và đã trở thành một tiêu chuẩn công nghiệp.
Giao tiếp I2C sử dụng hai tín hiệu là SDA (Serial Data) và SCL (Serial Clock) để
truyền và nhận dữ liệu giữa các thiết bị. Tín hiệu SCL được sử dụng để đồng bộ hóa
tốc độ truyền dữ liệu giữa các thiết bị, trong khi tín hiệu SDA được sử dụng để truyền
dữ liệu giữa các thiết bị. Mỗi thiết bị trên mạch I2C được gán một địa chỉ riêng để có
thể truyền và nhận dữ liệu thơng qua giao tiếp I2C.
Giao tiếp I2C cho phép kết nối đến 127 thiết bị trên cùng một mạch, và hỗ trợ hai
chế độ hoạt động là chế độ Master và chế độ Slave. Trong chế độ Master, thiết bị
Master sẽ kiểm soát tất cả các hoạt động trên mạch, bao gồm việc đồng bộ hóa tín hiệu
SCL và truyền/nhận dữ liệu. Trong khi đó, trong chế độ Slave, thiết bị Slave chỉ thực
hiện việc nhận hoặc truyền dữ liệu khi được yêu cầu bởi thiết bị Master.
Các ứng dụng của giao tiếp I2C rất phong phú, từ việc kết nối các cảm biến, bộ nhớ,
màn hình hiển thị đến các vi mạch điều khiển và bộ điều khiển động cơ. Giao tiếp I2C
cũng được sử dụng trong các ứng dụng nhúng (embedded systems) và IoT để kết nối
các thiết bị thông minh với nhau.
 UART

UART là viết tắt của Universal Asynchronous Receiver/Transmitter, là một chuẩn
giao tiếp liên lạc giữa các thiết bị điện tử. Chuẩn giao tiếp UART là một trong những
chuẩn giao tiếp đơn giản nhất, thường được sử dụng trong các ứng dụng nhúng để
truyền thông giữa các vi điều khiển và các thiết bị ngoại vi.
UART hoạt động bằng cách truyền và nhận các tín hiệu dữ liệu bằng cách sử dụng
đồng hồ chung giữa các thiết bị. Các tín hiệu dữ liệu được truyền và nhận theo định
dạng chuỗi, trong đó mỗi ký tự được mã hóa thành một số bits và được gửi liên tiếp
nhau.
Thông thường, UART sử dụng 2 dây truyền thông để kết nối giữa các thiết bị, một
dây truyền dữ liệu (TX) để truyền dữ liệu từ thiết bị gửi và một dây nhận dữ liệu (RX)
11


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Th.s Đỗ Thế Vinh

để nhận dữ liệu ở thiết bị đích. Tuy nhiên, trong một số trường hợp, chỉ cần sử dụng 1
dây truyền thông để truyền và nhận dữ liệu.
Các thơng số cấu hình cơ bản của chuẩn giao tiếp UART bao gồm: tốc độ truyền dữ
liệu (baud rate), số bits dữ liệu trong mỗi ký tự (data bits), số bits stop (stop bits), và
kiểu chẵn lẻ (parity). Các thông số này phải được cấu hình giống nhau ở cả hai thiết bị
để có thể truyền và nhận dữ liệu một cách chính xác.
Trong tổng quát, chuẩn giao tiếp UART là một trong những chuẩn giao tiếp đơn
giản nhất và được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng nhúng vì tính đơn giản, hiệu
quả và độ tin cậy cao.

12

Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Th.s Đỗ Thế Vinh

CHƯƠNG 2
THIẾT KẾ MƠ HÌNH VÀ LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG
HỆ THỐNG
2.1 Thiết kế mơ hình
2.1.1 Sơ đồ khối

Chức năng của các khối trong hệ thống:
-

Khối nguồn: Cấp nguồn cho toàn mạch.
Khối vi xử lý: điều khiển các thiết bị và đo các giá trị cảm biến gửi lên màn

-

hình
Khối cảm biến: Gồm có cảm biến khoảng cách và cảm biến đo lưu lượng

-

gió. 2 cảm biến sẽ đo các giá trị gửi về vi điều khiển để xử lý.
Khối điều khiển động cơ L298: Khi được cấp nguồn và nhận được tín hiệu

-

điều khiển từ vi xử lý thì các chân out sẽ có điện để điều khiển động cơ.
Khối cơng tắc hành trình: Khi mà chạm vào cơng tắc hành trình, động cơ sẽ

-

dừng.
Khối biến trở: Đưa tín hiệu analog về Arduino Nano để điều khiển.
Khối màn hình hiển thị LCD: hiển thị các giá trị lên màn hình.

2.2 Linh kiện sử dụng
+Tổng hợp các linh kiện sử dụng
ST
T

Tên thiết
bị

Thông số kỹ thuật/ Hình ảnh mẫu sản
phẩm

Đơ Số
n
l
13


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Th.s Đỗ Thế Vinh

ư
ợ

n
g

Vị

1

Arduino
nano

Bộ

1

2

Aptomat –
1P –
10A

Cái

1

3

Nguồn tổ
ong
(12V/10
A)

Bộ

4

Mạch hạ áp
LM259
6

Bộ

1

1

14


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Th.s Đỗ Thế Vinh

5

Cảm biến
đo tốc
độ gió

Bộ

1

6

Cảm biến
hc-sr04

Cái

1

7

Cơng tắc
hành
trinh

Cái

2

8

Quạt

Bộ

1

9

15


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Th.s Đỗ Thế Vinh

10

Nút bấm

Cái

1

11

Cáp kết nối
arduino
nano
với máy
tính

Cái

1

12

Servo sg90

Cái

3

13

Mạch tăng
áp

Cái

1

Cái

1

Động cơ
DC
14

LK0226
LK0226

16


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Th.s Đỗ Thế Vinh

15

Màn hình
LCD
1602

cái

1

16

Modul i2c

cái

1

17

Biến trở
10k

cái

3

18

Mạch L298

cái

1

Tấ
19

20

Mica

Vòng bi

m

Chi
ế
c

50c
m

4

17

Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Th.s Đỗ Thế Vinh

Thanh
nhôm

1,5
m

22

Trục ren

Chi
50c
ế
m
c

23

Gỗ ép

21

Tấ

1m
m

2

18


Đồ án tốt nghiệp

24

Màng nhựa
đi dây

23

Túi đồ thi
cơng:
Kìm ép
cốt, kìm
bóc dây,
kìm cắt,
kéo,
tua-vít
các loại,
lục
lăng,
lục giác,
mỏ hàn,
đồng hồ
vạn
năng,

tấm
nhựa
mica
….

GVHD: Th.s Đỗ Thế Vinh

Chi
50c
ế
m
c

Bộ

1

2.2.1 Giới thiệu Arduino nano
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, nhất là sơ đồ chân và chức năng của mỗi chân trong bảng
Arduino Nano.
 Phương thức hoạt động
Arduino Nano có chức năng tương tự như Arduino Duemilanove nhưng khác nhau
về dạng mạch. Nano được tích hợp vi điều khiển ATmega328P, giống như Arduino
UNO. Sự khác biệt chính giữa chúng là bảng UNO có dạng PDIP (Plastic Dual-In-line
19


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Th.s Đỗ Thế Vinh

Package) với 30 chân cịn Nano có sẵn trong TQFP (plastic quad flat pack) với 32
chân. Trong khi UNO có 6 cổng ADC thì Nano có 8 cổng ADC. Bảng Nano khơng có
rắc nguồn DC như các bo mạch Arduino khác, mà thay vào đó có cổng miniUSB. Cổng này được sử dụng cho cả việc lập trình và bộ giám sát nối tiếp. Tính năng
hấp dẫn của arduino Nano là nó sẽ chọn công suất lớn nhất với hiệu điện thế của nó.
Đặc điểm kỹ thuật Arduino Nano
Arduino Nano
Số chân analog I/O
Cấu trúc
Tốc độ xung
Dịng tiêu thụ I/O

Thơng số kỹ thuật
8
AVR
16 MHz
40mA

Số chân Digital I/O

22

Bộ nhớ EEPROM

1 KB

Bộ nhớ Flash
Điện áp ngõ vào

Vi điều khiển
Điện áp hoạt động
Kích thước bo mạch
Nguồn tiêu thụ
Ngõ ra PWM

32 KB of which 2 KB used by Bootloader
(7-12) Volts
ATmega328P
5V
18 x 45 mm
19mA
6

SRAM

2KB

Cân nặng

7 gms

 Sơ đồ chân
Theo sơ đồ bên dưới, chúng ta sẽ thảo luận về tất cả các chức năng của mỗi chân.

20


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Th.s Đỗ Thế Vinh

Hình 2-3 Arduini nano

Chức năng của các chân

21


Đồ án tốt nghiệp

Thứ tự
chân

GVHD: Th.s Đỗ Thế Vinh

Tên Pin

Kiểu

Chức năng

1

D1 / TX

I/O

2

D0 / RX

I/O

Ngõ vào/ra số
Chân Rx-nhận dữ liệu

3

RESET

Đầu vào

Chân reset, hoạt động ở mức thấp

4

GND

Nguồn

Chân nối mass

5

D2

I/O

Ngõ vào/ra digital

6

D3

I/O

Ngõ vào/ra digital

7

D4

I/O

Ngõ vào/ra digital

8

D5

I/O

Ngõ vào/ra digital

9

D6

I/O

Ngõ vào/ra digital

10

D7

I/O

Ngõ vào/ra digital

11

D8

I/O

Ngõ vào/ra digital

12

D9

I/O

Ngõ vào/ra digital

13

D10

I/O

Ngõ vào/ra digital

14

D11

I/O

Ngõ vào/ra digital

15

D12

I/O

Ngõ vào/ra digital

16

D13

I/O

Ngõ vào/ra digital

17

3V3

Đầu ra

Đầu ra 3.3V (từ FTDI)

18

AREF

Đầu vào

Tham chiếu ADC

19

A0

Đầu vào

Kênh đầu vào tương tự kênh 0

20

A1

Đầu vào

Kênh đầu vào tương tự kênh 1

21

A2

Đầu vào

Kênh đầu vào tương tự kênh 2

22

A3

Đầu vào

Kênh đầu vào tương tự kênh 3

23

A4

Đầu vào

Kênh đầu vào tương tự kênh 4

Ngõ vào/ra số
Chân TX-truyền dữ liệu

22

Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Th.s Đỗ Thế Vinh

Tên pin Arduino
Nano ICSP
MISO

Kiểu
Đầu vào hoặc đầu
ra

Chức năng
Master In Slave Out

VCC

Đầu ra

Cấp nguồn

SCK

Đầu ra

Tạo xung cho

MOSI

Đầu ra hoặc đầu
vào

Master Out Slave In

RST

Đầu vào

Đặt lại, hoạt động ở mức thấp

GND

Nguồn

Chân nối đất

•

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
23


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Th.s Đỗ Thế Vinh

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 không muốn dữ liệu được truyền đi không đồng bộ, có thể sử dụng các chân

ngoại vi nối tiếp này. Các chân này hỗ trợ giao tiếp đồng bộ với SCK. Mặc dù phần
cứng có tính năng này nhưng phần mềm Arduino lại khơng có. Vì vậy, 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 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 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

24


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Th.s Đỗ Thế Vinh

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 trên bo. Thường được sử dụng để
được kết nối với thiết bị chuyển mạch để sử dụng làm nút reset.
 ICSP

Hình 2-4 Các chân ICSP

ICSP là viết tắt của In Circuit Serial Programming, đại diện cho một trong những
phương pháp có sẵn để lập trình bảng Arduino. Thơng thường, một chương trình bộ
nạp khởi động Arduino được sử dụng để lập trình một bảng Arduino, nhưng nếu bộ
nạp khởi động bị thiếu hoặc bị hỏng, ICSP có thể được sử dụng thay thế. ICSP có thể
được sử dụng để khôi phục bộ nạp khởi động bị thiếu hoặc bị hỏng.
Mỗi chân ICSP thường được kết nối với một chân Arduino khác có cùng tên hoặc
chức năng. Ví dụ: MISO của Nano nối với MISO / D12 (Pin 15). Lưu ý, các chân
MISO, MOSI và SCK được ghép lại với nhau tạo nên hầu hết giao diện SPI.
Chúng ta có thể sử dụng Arduino để lập trình Arduino khác bằng ICSP này.

25