THIẾT KẾ MÔ HÌNH ROBOT CAR THU THẬP NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM VÀ GIÁM SÁT HÌNH ẢNH ( CÓ CODE)

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN……………………………………………………………...……...6
LỜI CẢM ƠN…………………………………………………………………...
…….7
TÓM TẮT…………………………………………………………………...………...8
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN……………………………………………......………..9
1.1.
1.2.
1.3.
1.4.

Lý do chọn đề tài……………………………………………………………….9
Giới hạn đề tài…………………………………………………………………..9
Mục tiêu đề tài………………………………………………………………….9
Nội dung nghiên
cứu…………………………………………………………..10

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT…………………………………………….….11
2.1.

Tổng quan về IoT……………………………………..……………………...11

a. Giới thiệu về IoT………………………………………………………………11
b. Lịch sử hình thành…………………………………………………………….11
c. Ứng dụng của IoT……………………………………………………………..13
2.2.
a.
b.
c.
d.
2.3.

Giới thiệu về công nghệ wifi……………………………………………...….14
Giới thiệu……………………………………………………………………...14
Cách thức hoạt động của wifi…………………………………………………15
Phân loại các chuẩn wifi………………………………………………………15
Ưu và nhược điểm của wifi…………………………………………………...16
Giới thiệu về ESP8266 NodeMCU………………………………..…………17

a. Cấu tạo của ESP8266 NodeMCU……………………………………………..17
b. Tính năng của ESP8266 NodeMCU…………………………………………..19
2.4.

Module DHT 11…………………………………………...………………….19

2.5. Module điều khiển động cơ l298…………………………...………………….21
2.6 . Động cơ giảm tốc V1…...…………………………………...…………………22
2.7.

Phần mềm…………………………………………...………………………..23

a. Giới thiệu về app blynk……………………………………………………….23
b. Arduino IDE…………………………………………………………………..26
CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG……………………...…31
3.1.

Yêu cầu hệ thống………………………………………...…………………...31

3.2.

Sơ đồ khối và chức năng từng khối…………………………………….…...31

1


CHƯƠNG 4: THI CƠNG MẠCH……………………………………….…………32
4.1.

Sơ đồ ngun lý…………………………………………...………………….32

4.2.

Lập trình code……………………………………………..…………………33

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN………………………….38
5.1.

Kết quả thực hiện…………………………………………..………………...38

5.2.

Nhận xét và đánh giá……………………………………………..………….39

5.3.

Hướng phát triển đề tài………………………………………………….…..39

5.4.

Kết luận……………………………………………...………………………..39

TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………..………………………………………40

2


TĨM TẮT
-

-

-

-

Có thể thấy thế giới đang trong thời kì thay đổi ngày càng văn minh và hiện đại
hơn một cách không ngừng, đời sống càng hiện đại càng không thể thiếu sự hiện
diện của các thiết bị điện tử, được xuất hiện ở khắp mọi nơi phục vụ cho lợi ích
của con người, từ sinh hoạt cho đến sản xuất. Lúc bấy giờ tập trung vào sự chính
xác, tốc độ nhanh là trong những thứ mà người tiêu dùng cần thiết khi sử dụng,
công nghệ điều khiển từ xa sẽ được ưu tiên. Nó đã góp phần rất lớn trong việc điều
khiển các thiết bị mà con người ta chỉ cần ngồi tại chỗ mà không cần phải đến trực
tiếp thiết bị vận hành. Ngoài việc tạo ra các thiết bị sản phẩm để phục vụ cho cuộc
sống sinh hoạt và sản xuất, mà hiện nay nhiều loại sản phẩm Robot thông minh đã
được sáng lập ra rất nhiều và đa dạng ở trên thế giới, và việc tạo ra những sản
phẩm Robot này nhằm mục đính chính là nghiên cứu và làm thay con người những
điều mà con người không thể làm được với tốc độ làm việc nhanh với độ chính xác
cao.
Trong q trình tìm hiểu, nghiên cứu các ứng dụng xung quanh đời sống nhóm đã
xem xét và thấy rằng việc đo nhiệt độ, độ ẩm trong một khu công nghiệp gồm
nhiều nhà xưởng, kho chứa sản phẩm, việc ứng dụng dụng mạng cộng nghiệp vào
điều hành và giám sát rất cần thiết khi bảo quản sản phẩm, xuất kho, an tồn trong

q trình sản xuất. Nếu có một xưởng sản xuất, kho chứa sản phẩm nào đó có sự
cố như biến đổi về giá trị nguồn cung cấp, hư hỏng thiết bị thì việc theo dõi của
phòng điều hành kỹ thuật phải chờ nhân viên kỹ thuật báo cáo bằng ký hiệu, rất
khó trao đổi thơng tin, gây khơng ít khó khăn cho q trình điều hành của người
trực kỹ thuật, làm giảm hiệu quả của quá trình sản xuất. Từ trước đến nay các phân
xưởng được trang bị chuông, bộ đàm (máy thu phát sóng ngắn). Nhưng cũng
khơng cải thiện cơng tác điều hành được bao nhiêu, bị nhiễu do tiếng ồn của động
cơ sản xuất. Ngồi những khó khăn đã nêu trên, trong quá trình chuẩn bị kỹ thuật
cho các xưởng, kho chứa sản phẩm thì nhiệt độ, độ ẩm, nguồn cung cấp quyết định
đến an tồn cho q trình làm việc của động cơ, máy móc trang thiết bị trong
xưởng, sản phẩm. Đồng thời nó quyết định đến năng suất của xưởng sản xuất.
Xuất phát từ những vấn đề bất cập trên, với kiến thức được thầy cô truyền dạy, chỉ
bảo. Em chọn đề tài “Thiết kế mơ hình robot car thu thập dữ liệu nhiệt độ, độ ẩm
và giám sát hình ảnh”. Đồng thời mong muốn được góp phần nhỏ bé của mình, hỗ
trợ trong việc điều hành kỹ thuật: thường xuyên giám sát được thông số nhiệt độ,
độ ẩm và đóng cắt nguồn trong kho, thơng báo (nhiệt độ và độ ẩm quá mức cho
phép) về cho quản lý thông qua màn hình camera.
Nội dung chính trong đề tài:
 Thiết kế ra một mạch điều khiển robot car.
 Sử dụng Module ESP8266 NodeMCU làm khối điều khiển trung tâm.
3


 Thiết kế giao diện điều khiển trên điện thoại Android.
 Sử dụng module L298N điều khiển động cơ.

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
1.1

Lý do chọn đề tài:

Ngày nay, hệ thống điều khiển đóng một vai trị quan trọng trong việc phát
triển và sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật công nghệ, văn minh hiện đại. Thực tế
mỗi khía cạnh của mỗi hoạt động hằng ngày đều bị chi phối bởi một vài loại hệ
thống điều khiển. Dễ dàng tìm thấy hệ thống điều khiển máy công cụ, kỹ thuật
không gian và hệ thống vũ khí, điểu khiển máy tính, các hệ thống giao thông, hệ
thống năng lượng, robot…
- Trong sinh hoạt hàng ngày của con người như những trò chơi giải trí (robot,
xe điều khiển từ xa…) cho đến những ứng dụng gần gũi với con người cũng
được cải tiến cho phù hợp với việc sử dụng và đạt mức tiện lợi nhất. Việc điều
khiển từ xa đã thâm nhập vào tất cả các lĩnh vực của cuộc sống.
 Chính vì tầm quan trọng của lĩnh vực Đo Lường Và Điều Khiển Tự Động, em
đã lựa chọn đề tài “Thiết kế mơ hình robot car thu thập dữ liệu nhiệt độ, độ ẩm và
giám sát hình ảnh”.
 Xe được điều khiển bằng app điện thoại khi gửi dữ liệu từ app điện thoại để
điều khiển chiếc xe thông qua bộ xử lý trung tâm ESP8266 NodeMCU có
nhiệm vụ truyền nhận dữ liệu bằng cơ chế liên lạc chuẩn giao tiếp wifi từ app
tới kit ESP8266 xử lý từ đó điều khiển xe và tốc độ động cơ xe.
-

 Có thể nói, đây là một đề tài khơng mới đối với nhiều sinh viên khóa trên đã
được thực hiện với các loại vi điều khiển khác nhau như Arduino, Atmega,
Rasbery, STM32, PIC…Đối với đề tài này nhóm em sẽ sử dụng vi điều khiển
arduino ESP8266 và sẽ thêm vào các chức năng cho dht 11, motor driver shield
L298H để có thể điều khiển rẽ trái, phải và tiến lùi được.
1.2

-







Giới hạn đề tài:
Lĩnh vực đo lường và điều khiển tự động rất đa dạng về hướng nghiên cứu.
Đề tài: “Thiết kế mơ hình robot car thu thập dữ liệu nhiệt độ, độ ẩm và giám sát hình
ảnh” cũng có rất nhiều khía cạnh nghiên cứu thực hiện. Tuy nhiên trong điều
kiện:
Phạm vi thực hiện đồ án môn học, dĩ nhiên về kinh nghiệm và ứng dụng thực tế
còn chưa nhiều.
Chưa tối ưu hết các chức năng làm việc trong mơ hình đang làm.
Điều khiển thông qua mạng mạng wifi nên chỉ có thể điều khiển ở một phạm vi
nhất định nếu vượt q thì sẽ khơng hoạt động được.
Và vì giới hạn về kinh phí nên khơng nâng cao làm được thêm một số module
4


mới nữa.
 Tính bảo mật của ứng dụng điều khiển khơng cao.
 Nguồn hoạt động chính của mạch là pin nên do đó có hạn chế về thời gian sử
dụng.
 Vì vậy nhóm em thực hiện đề tài với những nội dung sau:
 Lập trình bằng Kit Ardiuno ESP8266 NodeMCU.
 Thiết kế mạch điều khiển xe mơ hình bằng điện thoại android qua sóng
Bluetooth.
1.3
-

1.4.
o

o
o
o

Mục tiêu đề tài:
Thiết kế và thi cơng mơ hình xe Robot điều khiển từ xa dựa trên ứng dụng
điện thoại Android thơng qua mạng wifi, có thể lập trình code điều khiển
cập nhật dữ liệu nhận từ app điện thoại để từ đó điều khiển các động cơ
hoạt động cơ bản xe có khả năng rẽ trái, phải và tiến, lùi được, tăng giảm
tốc độ theo nhu cầu mơ hình được xử lý trung tâm bằng kit Arduino
ESP8266. Khi phát hiện điều bất thường thì trên điện thoại sẽ cho ta thấy
hình ảnh đang làm việc của nhà xửơng.
Nội dung nghiên cứu:
Nội dung nghiên cứu của nhóm được chia ra các nội dung chính sau:
NỘI DUNG 1: Nghiên cứu về các lý thuyết và cách sử dụng các loại vi
điều khiển và các mudule cần thiết trong mơ hình.
NỘI DUNG 2: Đề ra các giải pháp thiết kê mơ hình, lựa chọn các thiết bị
linh kiện trong việc thiết kế mơ hình.
NỘI DUNG 3: Tìm hiểu, sử dụng và cài đặt các phần mềm lập trình cho vi
điều khiển cũng như phần mềm dùng để thiết kế giao diện điều khiển.
NỘI DUNG 4: Viết chương trình điều khiển, thi công hệ thống và kiểm tra
kết quả.

5


CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1
Tổng quan về IOT:
a. Giới thiệu về Internet of Things (IoT):

- Mạng lưới vạn vật kết nối Internet hoặc là mạng lưới thiết bị kết nối Internet viết
tắt là IoT (tiếng Anh: Internet of Things) là một kịch bản của thế giới, khi mà
mỗi đồ vật, con người được cung cấp một định danh của riêng mình, tất cả có
khả năng truyền tải, trao đổi thông tin, dữ liệu qua một mạng duy nhất mà không
cần đến sự tương tác trực tiếp giữa người với người, hay người với máy tính. IoT
đã phát triển từ sự hội tụ của công nghệ không dây, công nghệ vi cơ điện tử và
Internet. Nói đơn giản là một tập hợp các thiết bị có khả năng kết nối với nhau,
với Internet và với thế giới bên ngoài để thực hiện một cơng việc nào đó.
- Hay hiểu một cách đơn giản IoT là tất cả các thiết bị có thể kết nối với nhau,
việc kết nối thì có thể thực hiện qua Wi-Fi, mạng viễn thông băng rộng (3G,
4G), Bluetooth, ZigBee, hồng ngoại…Các thiết bị có thể là điện thoại thông
minh, máy pha cafe, máy giặt, tai nghe, bóng đèn, và nhiều thiết bị khác. Cisco,
nhà cung cấp giải pháp và thiết bị mạng hàng đầu hiện nay dự báo: Đến năm
2020, sẽ có khoảng 50 tỷ đồ vật kết nối vào Internet, thậm chí con số này còn gia
tăng nhiều hơn nữa. IoT sẽ là mạng khổng lồ kết nối tất cả mọi thứ, bao gồm cả
con người và sẽ tồn tại các mối quan hệ giữa người và người, người và thiết bị,
thiết bị và thiết bị. Một mạng lưới IoT có thể chứa đến 50 đến 100 nghìn tỉ đối
tượng được kết nối và mạng lưới này có thể theo dõi sự di chuyển của từng đối
tượng. Một con người sống trong thành thị có thể bị bao bọc xung quanh bởi
1000 đến 5000 đối tượng có khả năng theo dõi.
b. Lịch sử hình thành:
- 1968: Kỷ nguyên Internet of Things trong sản xuất bắt đầu được xây dựng vào
năm 1968, khi kỹ sư Dick Morley đã chế tạo ra một trong những đột phá quan
trọng trong lịch sử sản xuất: Bộ điều khiển lập trình logic (PLC). Cho đến thời
điểm hiện tại, thiết bị này vẫn là bộ phận không thể thay thế trong dây chuyền tự
động hóa và các robot cơng nghiệp trong nhà máy.
- 1999: Đây là cột mốc quan trọng trong q trình phát triển IOT. Kevin Ashton,
Giám đốc Phịng thí nghiệm tự động nhận diện thuộc Đại học Massachusetts –
Hoa Kỳ đã đưa khái niệm Internet of things (IoT) vào bài diễn thuyết của mình
để mơ tả thế hệ cải tiến tiếp theo của công nghệ theo dõi RFID (bộ thiết bị nhận

dạng đối tượng bằng sóng vơ tuyến thường được sử dụng nhiều trong siêu thị để
chống trộm cắp). Đây cũng là lần đầu tiên khái niệm IoT được sử dụng.
- 2016: Xuất hiện khái niệm IIoT – IoT trong sản xuất. Khi khái niệm về IoT được
sử dụng nhiều hơn trong sản xuất, một khái niệm khác liên quan cũng được ra
đời – Industry Internet of Things (IIoT) – Internet vạn vật trong công nghiệp.

6


Những dấu mốc cải tiến quan trọng khác:
Dưới đây là một vài dấu mốc trong việc cải tiến IIoT đáng chú ý khác:
1983: Ethernet được tiêu chuẩn hóa
1989: Tim Berners-Lee tạo ra giao thức giao tiếp chung và không trạng thái
Hypertext Transfer Protocol (HTTP)
- 1992: TCP/IP cho phép PLCs kết nối với máy tính
- 2002: Amazon Web Services phát hành, và điện toán đám mây bắt đầu được đưa
vào sử dụng;
- 2006: OPC Unified Architecture (UA) thúc đẩy các kết nối an toàn giữa các thiết
bị, nguồn dữ liệu và các ứng dụng;
- 2006: Các thiết bị chuyên dụng dần dần trở nên phổ biến và có giá trị kinh tế
hơn. Các thiết bị cũng được thiết kế và sản xuất với kích thước nhỏ hơn, sử dụng
năng lượng pin hoặc năng lượng mặt trời;
- Từ 2010-nay: Các cảm biến có giả các phải chăng hơn, thúc đẩy việc sử dụng
rộng rãi các thiết bị này trong mọi mặt cuả đời sống.
 Vai trò của IoT trong sản xuất hiện nay:

-

7

-

Ngày nay, IIoT – Internet of Things trong công nghiệp ngày càng nhận được
nhiều sự quan tâm từ các nhà sản xuất. Với đặc thù phục vụ trong lĩnh vực sản
xuất, do đó ứng dụng IoT cũng có những điểm đặc trưng như:
Tập trung xử lý khối lượng dữ liệu quy trình trong doanh nghiệp sản xuất;
Cơng nghệ thơng tin (IT) và hoạt động sản xuất (OT) trong doanh nghiệp phải
phối hợp nhịp nhàng;
Việc bảo mật dữ liệu sản xuất và tài sản là vấn đề cần được lưu ý hàng đầu.
Bằng việc thêm các lớp công nghệ mới như AI, Machine Learning, AR/VR…,
IIoT đang biến đổi để trở thành xương sống của mọi ngành công nghiệp. Công
nghệ này giúp các doanh nghiệp tối ưu hóa được hoạt động sản xuất, theo dõi và
phân tích các thiết bị, đồng thời triển khai các hoạt động bảo trì dự đốn, biến
khối lượng dữ liệu khổng lồ trong doanh nghiệp trở nên có ý nghĩa. Những quyết
sách đúng lúc đúng thời điểm sẽ được gợi ý cho doanh nghiệp đưa ra và triển
khai sớm hơn nhờ có các ứng dụng của IOT.

-

Theo dự tính của Accenture , đến năm 2030, giá trị của IIoT sẽ đạt giá trị khoảng
14.2 nghìn tỷ USD trong nền cơng nghiệp tồn cầu, biến chúng thành một trong
những động lực mũi nhọn cho nền cơng nghiệp nói riêng và nền kinh doanh tồn
cầu nói chung. Trên thực tế, hiện nay, IoT trong sản xuất (IIoT) đã và đang
chuyển đổi hầu hết các ngành công nghiệp, đặc biệt các ngành công nghiệp lớn
như sản xuất, năng lượng, khai thác mỏ và giao thông vận tải. Chắc chắn, với cái
nhìn đúng đắn vào việc phát triển IIoT tại thời điểm này, doanh nghiệp của bạn
sẽ nhận lại được những lợi ích tiềm tàng từ nền tảng cơng nghệ này.
c. Ứng dụng của IoT:
 IoT có ứng dụng rộng vơ cùng, có thể kể ra một số thư như sau:

 Quản lí chất thải, Quản lí và lập kế hoạch quản lí đơ thị, Quản lí mơi trường,
Phản hồi trong các tinh huống khẩn cấp, Mua sắm thông minh, Quản lí các thiết
bị cá nhân, Đồng hồ đo thơng minh, Tự động hóa ngơi nhà.
- Tác động của IoT rất đa dạng, trên các lĩnh vực: quản lý hạ tầng, y tế, xây dựng
và tự động hóa, giao thơng….Cụ thể trong lĩnh vực y tế, Thiết bị IoT có thể được
sử dụng để cho phép theo dõi sức khỏe từ xa và hệ thống thông báo khẩn cấp.
Các thiết bị theo dõi sức khỏe có thể dao động từ huyết áp và nhịp tim màn với
các thiết bị tiên tiến có khả năng giám sát cấy ghép đặc biệt, chẳng hạn như máy
8


điều hịa nhịp hoặc trợ thính tiên tiến. cảm biến đặc biệt cũng có thể được trang
bị trong khơng gian sống để theo dõi sức khỏe và thịnh vượng chung là người
già, trong khi cũng bảo đảm xử lý thích hợp đang được quản trị và hỗ trợ người
dân lấy lại mất tính di động thơng qua điều trị là tốt. thiết bị tiêu dùng khác để
khuyến khích lối sống lành mạnh, chẳng hạn như, quy mô kết nối hoặc máy theo
dõi tim mặc.
 IoT trong tương lai:
- Vì sao Cisco, Intel, và Qualcomm tài trợ khởi nghiệp cho IoT? Vì Tiềm năng
hưởng lợi từ việc đầu tư vào các công ty khởi nghiệp đáng để mạo hiểm cho các
hãng công nghệ khổng lồ. Như trong năm 2014, Intel kiếm hơn 2 tỷ USD từ
Internet of Things.

-

Những con số khẳng định IoT là xu hướng của tương lai - Internet of Things đến
năm 2020:
o 4 tỷ người kết nối với nhau.
o 4 ngàn tỷ USD doanh thu.
o Hơn 25 triệu ứng dụng.

o Hơn 25 tỷ hệ thống nhúng và hệ thống thơng minh.
o 50 ngàn tỷ Gigabytes dữ liệu
- Vì thế, Internet of Thing đang là chìa khóa của thành công trong tương lai.
2.2
Giới thiệu về công nghệ wifi:
a. Giới thiệu:
- Wifi là từ viết tắt của Wireless Fidelity, nó là một hệ thống hoạt động dựa trên
sóng vơ tuyến khơng dây, hay cịn được gọi là mạng IEEE 802.11. Wifi cho
phép truy cập mạng internet ở một khoảng cách xác định mà khơng cần kết nối
vật lý. Có 6 chuẩn Wifi thơng dụng hiện nay đó là a, b, g, n, ac, ad... Trong đó
chuẩn ac được sử dụng rộng rãi nhất trên điện thoại, máy tính và những thiết bị
thông minh khác. Như vậy bạn vừa xem phần giải thích khái niệm Wifi, mời
xem phần giới thiệu hoạt động ngay sau đây.

9


Kết nối Wifi được trang bị trên điện thoại di động và các thiết bị thông minh.
b. Cách thức hoạt động của Wifi:
- Để một thiết bị có khả năng sử dụng Wifi để kết nối internet, trước tiên nó phải
được trang bị một bộ thu phát Wifi. Bộ thu thực chất là một thiết bị có khả năng
thu sóng Wifi và chuyển sang tín hiệu sóng vơ tuyến và truyền đi bằng một Ăngten. Các Router đóng vai trị vừa là bộ thu vừa là bộ phát, nó nhận sóng vơ tuyến
là dữ liệu u cầu được gửi đi từ thiết bị yêu cầu, sau đó chuyển đổi thành dữ
liệu để truyền đi qua kết nối vật lý.
- Khi tìm thấy dữ liệu yêu cầu của thiết bị, các Router mã hóa chúng thành sóng
vơ tuyến và gửi lại thơng tin cho thiết bị gửi. Trên máy tính, điện thoại và các
thiết bị thông minh khác thiết bị thu phát Wifi được gọi là Card mạng hay card
Wifi. Một Router có thể kết nối với nhiều thiết bị khác nhau để truyền tải dữ
liệu yêu cầu. Như vậy bạn vừa trả lời được câu hỏi: Cách thức hoạt động của
Wifi như thế nào, mời xem phần phân loại các chuẩn Wifi sau đây.

Một router Wifi có đến 4 ăng-ten giúp sóng truyền nhận khỏe hơn.
c. Phân loại các chuẩn Wifi:
- Sóng Wifi ngày nay được sử dụng rộng rãi phục vụ đời sống con người, đặc
điểm của sóng Wifi là thu phát ở tần số từ 2.4 GHz đến 5 GHz cao hơn so với
10











sóng vơ tuyến truyền hình, sóng điện thoại và radio nên khá an tồn trong vấn đề
bảo tồn thơng tin khi truyền và nhận dữ liệu. Tìm hiểu chi tiết về Wifi phân loại
như thế nào sau qua phần liệt kê sau đây:
Chuẩn 802.11 b: thu phát ở tần số 2.4 GHz và có tốc độ truyền nhận dữ liệu lên
đến 11 Megabit/s và sử dụng mã CCk để xử lý.
Chuẩn 802.11 g: cùng đặc điểm với chuẩn b là tần số phát ở 2.4 GHz, nhưng
nhờ sử dụng mã OFDM nên tốc độ truyền nhận dữ liệu tăng lên đáng kể, đạt 54
megabit/s.
Chuẩn 802.11 a: chuẩn Wifi này hoạt động ở tần số 5 GHz và có tốc độ truyền
tương tự như chuẩn g với 54 megabit/s (cứ mỗi giây có đến 54 megabit dữ liệu
được gửi đi).
Chuẩn 802.11 n: công nghệ Wifi mới phát triển trực tiếp trên chuẩn g do đó tần
số hoạt động vẫn dữ nguyên là 2.4 GHz nhưng tốc độ truyền tăng lên đáng kể.

Lên đế 300 megabit/s và chỉ sau một thời gian ngắn, tốc độ của chuẩn này đã
tăng lên đến 450 Mb/s.
Chuẩn 802.11 ac: hoạt động trên băng tần 5 GHz là một trong số những chuẩn
Wifi có số thiết bị được tích hợp rộng lớn nhất hiện nay.

Kết nối giữa các thiết bị thơng minh góp phần hiểu hơn ứng dụng của Wifi
d. Ưu và nhược điểm của Wifi:
 Ưu điểm của mạng Wifi:
- Ưu điểm của kết nối Wifi là tính tiện dụng, và đơn giản gọn nhẹ so với kết nối
trực tiếp bằng cable truyền thống qua cổng RJ45. Người sử dụng có thể truy cập
ở bất cứ vị trí nào trong vùng bán kính phủ sóng mà tại đó Router Wifi làm trung
tâm. Ưu điểm thứ hai của mạng sử dụng Wifi là dễ dàng sửa đổi và nâng cấp,
người sử dụng có thể tăng băng thơng truy cập, tăng số lượng người sử dụng mà
không cần nâng cấp thêm Router hay dây cắm như các kết nối bằng dây vật lý.
Tính thuận tiện: người truy cập có thể duy trì kết nối kể cả khi đang di chuyển,
một ví dụ cụ thể là các Router Wifi đặc lắp trên các xe khách đường dài. Bên
cạnh đó, tính bảo mật của mạng Wifi tương đối cao.
 Nhược điểm của mạng Wifi:
- Bên cạnh những ưu điểm, mạng Wifi cũng tồn tại nhiều nhược điểm chưa thể
khắc phục như: phạm vi kết nối của mạng Wifi tới thiết bị có giới hạn, đi càng
xa router kết nối càng yếu dần đi. Giải pháp cho vấn đề này là trang bị thêm các
11


Repeater hoặc Access point. Tuy nhiên, gặp nhiều khó khăn do giá thành cao.
Nhược điểm tiếp theo của mạng Wifi là về vấn đề băng thông, càng nhiều người
kết nối vào mạng thì tốc độ truy cập giảm rõ rệt.

Minh họa vùng phủ sóng của wifi xung quanh một Router
 So sánh thông số các chuẩn wifi:

CÁC CHUẨN WIFI 802.11
Chuẩn IEEE

802.11a

802.11b

802.11g

802.11n

1999

1999

2003

2009

Tần số

5 GHz

2.4 GHz

2.4 GHz

2.4/5 GHz

5 GHz

Tốc độ tối đa

54 Mbps

11 Mbps

54 Mbps

600 Mbps

1 Gbps

Phạm vi trong nhà

100 ft

100 ft

125 ft

225 ft

90 ft

Phạm vi ngoài trời

400 ft

450 ft

450 ft

825 ft

1000 ft

Năm phát hành

2.3
-

802.11ac

2013

Giới thiệu về ESP8266 NodeMCU:
ESP8266 là một mạch vi điều khiển có thể giúp chúng ta điều khiển các thiết bị
điện tử.Thêm vào đó nó được tích hợp wi-fi 2.4GHz có thể dùng cho lập trình.

a. Cấu tạo của NodeMCU ESP8266:
-

ESP8266 là một mạch vi điều khiển có thể giúp chúng ta điều khiển các thiết bị
điện tử. Thêm vào đó nó được tích hợp wi-fi 2.4GHz có thể dùng cho lập trình.
KIT thu phát WiFi NodeMcu Lua ESP8266 CP2102 - là KIT thu phát wifi dựa
trên nền chip Wifi SoC ESP8266 và chip giao tiếp CP2102 mạnh mẽ. Được
12

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 NodeMcu Lua ESP8266 CP2102 Với thiết kế dễ dàng sử
dụng trực tiếp trình biên dịch của Arduino IDE 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.

Hình 2.3.1: ESP8266 NodeMCU
NodeMCU

Hình 2.3.2: mạch nguyên lý của ESP8266

Hình 2.3.3: sơ đồ chân của ESP8266 NodeMCU

Thông số kĩ thuật:
WiFi: 2.4 GHz
Điện áp hoạt động
Điện áp vào:
Số chân I/O

Hỗ trợ chuẩn 802.11 b/g/n
3.3V
Điện áp vào: 5V thông qua cổng USB
11 (tất cả các chân I/O đều có
Interrupt/PWM/I2C/One-wire,
trừ
chân D0)
1 (điện áp vào tối đa 3.3V)

4MB

Số chân Analog Input
Bộ nhớ Flash
13


Giao tiếp
Hỗ trợ bảo mật
Tích hợp giao thức
Lập trình trên các ngôn ngữ

Cable Micro USB
WPA/WPA2
TCP/IP
C/C++, Micropython,…

Một số ứng dụng cơ bản khi sử dụng ESP8266 trên Ubuntu:
-

Điều khiển công tắc bật/tắt Led bằng openHAB.
Đọc nhiệt độ trên cảm biến DHT11 bằng openHAB.
Điều khiển bật/tắt Led bằng giọng nói sử dụng ứng dụng openHAB.

b. Tính năng của ESP8266 NodeMCU:
- NodeMCU V2 được phát triển dựa trên chip Wifi ESP8266EX bên trong
Module ESP-12E dễ dàng kết nối wifi với một vài thao tác board cịn tích hợp IC
CP2102, giúp dễ dàng giao tiếp với máy tính thơng qua cable micro USB để thao
tác với board. Và có sẵn nút nhấn, led để tiện q trình học tập, nghiên cứu.
- Với kích thước nhỏ gọn, linh hoạt board dễ dàng liên kết với các thiết bị ngoại vi

để tạo thành project, sản phẩm mẫu một cách nhanh chóng.
- Sản phẩm có kích thước rất nhỏ gọn và dễ dàng sử dụng với một chi phí thấp.
Tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng mà chúng ta sẽ chọn cho mình một sản phẩm
phù hợp nhất.
2.4 Module DHT11
- Rất thơng dụng hiện nay vì chi phí rẻ và rất dễ lấy dữ liệu thơng qua giao tiếp 1wire (giao tiếp digital 1-wire truyền dữ liệu duy nhất).
- Chuẩn giao tiếp 1 wire là dùng 1 chân Digital để truyền dữ liệu.
- Cảm biến được tích hợp bộ tiền xử lý tín hiệu giúp dữ liệu nhận về được chính
xác mà khơng cần phải qua bất kỳ tính tốn nào.
- Cảm biến độ ẩm nhiệt độ DHT11 ra chân được tích hợp sẵn điện trở 5,1k giúp
người dùng dễ dàng kết nối và sử dụng hơn so với cảm biến DHT11 chưa ra
chân, module lấy dữ liệu thông qua giao tiếp 1 wire (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.
- Xin lưu ý chỉ sử dụng cảm biến độ ẩm DHT11 trong môi trường độ ẩm thuần là
hơi nước, các môi trường đặc biệt ủ kín như ủ tỏi đen, ủ yếm khí…sẽ sinh ra
nấm và vi khuẩn bám lên bề mặt cảm biến làm hư hỏng cảm biến.
- Ứng dụng:
+dung để đo nhiệt độ và độ ẩm.
+các ứng dụng đo nhiệt độ độ ẩm khác.

14


Hình 2.4.1: module DHT 11
11

Hình 2.4.2: các chân của module DHT 11

 Thông số kỹ thuật:

 Kết nối ESP8266 với DHT11 và đọc nhiệt độ độ ẩm
- Sơ đồ chân kết nối:
ESP8266
DHT11
GPIO2
DATA pin
GND
GND
VCC
VCC

15

Hình 2.4.3: kí hiệu module DHT


Hình 2.4.4: sơ đồ kết nối ESP8266 và DHT11

- Nguyên lý hoạt động:
+ Để có thể giao tiếp với DHT11 theo chuẩn 1 chân vi xử lý thực hiện theo 2 bước:
.Gửi tin hiệu muốn đo (Start) tới DHT11, sau đó DHT11 xác nhận lại.
. Khi đã giao tiếp được với DHT11, Cảm biến sẽ gửi lại 5 byte dữ liệu và nhiệt độ đo
được.
2.5 Module điều khiển động cơ l298
-

Mạch điều khiển động cơ DC L298 có khả năng điều khiển 2 động cơ DC, dòng
tối đa 2A mỗi động cơ, mạch tích hợp diod bảo vệ và IC nguồn 7805 giúp cấp

nguồn 5VDC cho các module khác (chỉ sử dụng 5V này nếu nguồn cấp
<12VDC).

Hình 2.5.1: module l298
hiệu l298

Hình 2.5.2: sơ đồ chân module l298

Hình 2.5.3: kí

Sơ đồ chân module L298 và hoạt động
-

Chân12V Power cấp nguồn cho mạch L298 và là nguồn động lực cho động cơ.
Chân5V Power có thể dùng cấp nguồn cho Arduino, khi có Jumper 5V Enable.
16


-

Chân GND là chân cấp MASS cho mạch, khi sử dụng khi vi điều khiển thì cần
nối GND mạch với GND của vi điều khiển.
Chân Enable là chân cho phép ngỏ ra động cơ hoạt động hoặc dừng. Mặc định
mạch có Jumper A Enable va B Enable như hình là cho phép chạy.
Chân IN1, IN2 điều khiển chiều và tốc độ động cơ 1 thông qua ngỏ ra output A.
Chân IN3, IN4 điều khiển chiều và tốc độ động cơ 2 thông qua ngỏ ra output B.
Chân output A, output B chân ngỏ ra động cơ 1, 2.

 Thông số kĩ thuật:
-

IC chính: L298 - Dual Full Bridge Driver
Điện áp đầu vào: 5~30VDC
Công suất tối đa: 25W 1 cầu (lưu ý cơng suất = dịng điện x điện áp nên áp cấp
vào càng cao, dịng càng nhỏ, cơng suất có định 25W).
- Dòng tối đa cho mỗi cầu H là: 2A
- Mức điện áp logic: Low -0.3V~1.5V, High: 2.3V~Vss
Kích thước: 43x43x27mm
 Kết nối giữa l298 và ESP8266

Hình 2.5.4 mạch kết nối ESP8266 và L298
2.6 Động cơ giảm tốc V1
-

Động cơ DC giảm tốc V1 là loại được lựa chọn và sử dụng nhiều nhất hiện nay
cho các thiết kế Robot đơn giản. Động cơ DC giảm tốc V1 có chất lượng và giá
thành vừa phải cùng với khả năng dễ lắp ráp của nó đem đến chi phí tiết kiệm và
sự tiện dụng cho người sử dụng, các bạn khi mua động cơ giàm tốc V1 có thể
mua thêm gá bắt động cơ vào thân Robot cũng như bánh xe tương thích.

17


Hình 2.6.1: DC giảm tốc v1
 Thơng số kĩ thuật:
-

Điện áp sử dụng: 3~6VDC.
Dòng điện tiêu thụ: 110-200mA
Tỉ số truyền: 1:48

Số vòng/1phút: +90 vòng/ 1 phút tại 3VDC.
+200 vòng/ 1 phút tại 6VDC.

 Bánh xe:
-

-

Bánh xe V1 được thiết kế để sử dụng với động cơ giảm tốc V1. Bánh xe V1 là
loại bánh được sử dụng nhiều nhất trong các thiết kế robot hiện nay vì có giá
thành phải chăng, chất lượng tốt, dể lắp ráp và ứng dụng trong thiết kế.
Thông số kỹ thuật:
+Chất liệu: Nhựa, cao su, mút.
+Đường kính: 65mm.

2.7. Phần mềm:
a. Giới thiệu về app blynk:

-

Blynk là một phần mềm mã nguồn mở được thiết kế cho các ứng dụng IoT
(Internet of Things). Giúp người dùng điều khiển phần cứng từ xa, có thể hiển
thị dữ liệu cảm biến, lưu trữ dữ liệu, biến đổi dữ liệu hoặc làm nhiều việc khác.
 Nền tảng Blynk có ba phần chính:
18


 Blynk App - cho phép tạo giao diện cho sản phẩm của bạn bằng cách kéo thả các
widget khác nhau mà nhà cung cấp đã thiết kế sẵn.
 Blynk Server - chịu trách nhiệm xử lý dữ liệu trung tâm giữa điện thoại, máy

tính bảng và phần cứng. Có thể sử dụng Blynk Cloud của Blynk cung cấp hoặc
tự tạo máy chủ Blynk riêng. Vì đây là mã nguồn mở, nên có thể dễ dàng
intergrate vào các thiết bị và thậm chí có thể sử dụng Raspberry Pi làm server.
 Library Blynk – support cho hầu hết tất cả các nền tảng phần cứng phổ biến, cho
phép giao tiếp với máy chủ và xử lý tất cả các lệnh đến và đi.
- Bây giờ hãy tưởng tượng: mỗi khi bạn nhấn một nút trong ứng dụng Blynk, yêu
cầu sẽ chuyển đến server của Blynk, server sẽ kết nối đến phần cứng của bạn
thông qua library. Tương tự thiết bị phần cứng sẽ truyền dữ liệu ngược lại đến
server.
 Tính năng, đặc điểm:
- Cung cấp API & giao diện người dùng tương tự cho tất cả các thiết bị và phần
cứng được hỗ trợ.
- Kết nối với server bằng cách sử dụng: Wifi, Bluetooth và BLE, Ethernet, USB
(Serial), GSM.
- Các tiện ích trên giao diện được nhà cung cấp dễ sử dụng.
- Thao tác kéo thả trực tiếp giao diện mà khơng cần viết mã.
- Dễ dàng tích hợp và thêm chức năng mới bằng cách sử dụng các cổng kết nối ảo
được tích hợp trên blynk app.
- Theo dõi lịch sử dữ liệu.
- Thông tin liên lạc từ thiết bị đến thiết bị bằng Widget
- Gửi email, tweet, thông báo realtime,…
 Chuẩn Bị:
- Một chiếc điện thoại thông minh IOS hay Android đều được. Bạn hãy tải về ứng
dụng Blynk. Bạn có thể tải bản cài đặt tại đây!

-

Một mạch điện tử Arduino, Raspberry Pi, hoặc các mạch phát triển khác. Trong
các ví dụ mình sẽ sử dụng board mạch NodeMCU CP2102.
Cài đặt và cấu hình Blynk App: Mình sẽ hướng dẫn các bạn sử dụng Blynk này

với Server FREE của mình. Sau khi tải xuống ứng dụng thành công. Bạn sẽ cần
19


tạo một tài khoản mới. Các bạn nên sử dụng Email thật vì sẽ giúp ích cho bạn
sau này ví dụ như lấy mã Token trong email.

 Lưu ý: Chọn vào CUSTOM để chọn server của mình! Nếu sử dụng server của
Blynk thì sẽ khơng được miễn phí điểm Enegry!

-

Host address các bạn nhập vào: makerblynk.ddns.net. Sau đó nhấn OK. Các
bạn nhập Email và mật khẩu của mình sau đó chọn Sign Up.

20