Thiết kế, chế tạo một số hệ thống hỗ trợ giám sát xe điện thông minh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN NGUYỄN TRẦN NGỌC HIẾU * THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MỘT SỐ HỆ THỐNG HỖ TRỢ GIÁM SÁT XE ĐIỆN THÔNG MINH * NĂM 2023
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

A

NGUYỄN TRẦN NGỌC HIẾU

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MỘT SỐ HỆ THỐNG HỖ
TRỢ GIÁM SÁT XE ĐIỆN THÔNG MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH HỆ THỐNG NHÚNG

Đà Nẵng, 2023

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MỘT SỐ HỆ THỐNG HỖ
TRỢ GIÁM SÁT XE ĐIỆN THÔNG MINH

Chuyên ngành: HỆ THỐNG NHÚNG
GVHD: TH.S VÕ MINH THÔNG
SVTH : NGUYỄN TRẦN NGỌC HIẾU
MSSV : 25211608658
LỚP : K25 - EHT

Đà Nẵng, 2023

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên em xin gởi lời cảm ơn chân thành tới quý Thầy, Cô Trường Đại
Học Duy Tân đã giảng dạy và truyền đạt những kiến thức bổ ích và kinh nghiệm
cho em hơn 4 năm học tập tại trường. Những kiến thức quý báu đó rất giúp ích
trong cuộc sống và công việc sau này của em. Em xin gửi lời cảm ơn đến Thầy Võ
Minh Thông đã hướng dẫn và giúp đỡ em trong suốt quá trình. Em xin cảm ơn thầy
Phạm Quyền Anh đã cho em mượn và sử dụng phịng lab để hồn thành đồ án này.
Qua đây, em cũng xin gửi lời cảm ơn đến Ban giám hiệu Nhà trường đã tạo điều
kiện về mọi mặt, cung cấp các tài liệu cần thiết để em hồn thành đồ án này.
Do kiến thức cịn hạn hẹp và đề tài được thực hiện trong thời gian ngắn nên khơng
tránh khỏi những thiếu sót. Em xin nhận những ý kiến đóng góp chân thành!
Một lần nữa em xin gửi lời chúc sức khỏe, hạnh phúc, thành đạt đến quý Thầy Cô
Trường Đại Học Duy Tân!

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên
Nguyễn Trần Ngọc Hiếu

3

LỜI CAM ĐOAN
Em xin cam đoan với Ban giám hiệu nhà trường đây là công trình nghiên cứu
của em, do nỗ lực học hỏi và cố gắng của bản thân để hoàn thành được đồ án này.
Các số liệu và kết quả trong báo cáo là trung thực và không trùng lặp với bất kỳ
công trình nào khác đã được cơng bố.
Đây là lần đầu tiên em thực hiện đồ án về đề tài này nên sẽ có nhiều thiếu sót
vì vậy kính mong các thầy cơ cho lời khuyên, nhận xét và chỉ bảo cho em để đề tài
này được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện
Nguyễn Trần Ngọc Hiếu

MỤC LỤC

4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI......10
1.1. Tính cấp thiết đề tài......................................................................................10
1.2. Mục tiêu đề tài..............................................................................................10
1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu...............................................................10

1.3.1. Đối tượng nghiên cứu............................................................................10
1.3.2 Phạm vi nghiên cứu................................................................................11
1.4. Cách tiếp cận – Phương pháp nghiên cứu..................................................11
1.4.1. Cách tiếp cận..........................................................................................11
1.4.2. Phương pháp nghiên cứu......................................................................11
1.5. Cấu trúc của báo cáo...................................................................................12
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT.....................................................................13
2.1. Khái quát về GPS.........................................................................................13
2.1.1. Khái niệm...............................................................................................13
2.1.2. Cấu trúc của hệ thống GPS...................................................................14
2.1.3. Nguyên lí hoạt động của GPS...............................................................16
2.1.4. Ứng dụng hệ thống GPS........................................................................17
2.2. Arduino Nano...............................................................................................18
2.2.1. Giới thiệu................................................................................................18
2.2.2. Phần cứng..............................................................................................19
2.2.3. Phần mềm..............................................................................................22
2.3. Module và linh kiện......................................................................................26

2.3.1. Module định vị GPS GY NEO-6M........................................................26

2.3.1.1. Đặc điểm..........................................................................................26
2.3.1.2. Thông số kỹ thuật............................................................................27
2.3.2. Module GSM GPRS Sim800A...............................................................27
2.3.2.1. Đặc điểm..........................................................................................27
2.3.2.2. Thông số kĩ thuật.............................................................................28
2.3.2.3. Các tệp lệnh của Module Sim800A.................................................30

5

2.3.3. Module rung SW420..............................................................................31
2.3.3.1. Đặc điểm..........................................................................................31
2.3.3.2. Thông số kỹ thuật............................................................................31

2.3.4. Module LM2596.....................................................................................32
2.3.4.1. Đặc điểm..........................................................................................32
2.3.4.2. Thông số kỹ thuật............................................................................32

2.3.5. Module Cảm Biến Điện Áp....................................................................33
2.3.5.1 Đặc điểm...........................................................................................33
2.3.5.2. Thông số kỹ thuật............................................................................33
2.3.5.3. Cách thức hoạt động.......................................................................34

2.3.6. Pin xe điện (Lithium).............................................................................36
2.3.6.1. Pin Lithium là gì ?...........................................................................36
2.3.6.2 .Cấu tạo của pin Lithium..................................................................37
2.3.6.3 . Nguyên lí hoạt động của pin Lithium ion......................................38
2.3.6.4 .So sánh pin Lithium với ắc quy chì.................................................39

2.3.7. Màn hình LCD và I2C...........................................................................40
2.3.7.1. Cấu tạo.............................................................................................40
2.3.7.2. Thông số kĩ thuật.............................................................................41
2.3.7.3. Thông số kỹ thuật I2C.....................................................................41

2.3.8.Module Relay..........................................................................................42
2.3.8.1. Đặc điểm..........................................................................................42
2.3.8.2. Cấu tạo và Nguyên lý hoạt động.....................................................42

2.4. Tổng kết chương..........................................................................................43
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG.....................................44

3.1. Sơ đồ khối hệ thống.....................................................................................44
3.1.1. Chức năng từng khối.............................................................................44
3.1.2. Nguyên lý hoạt động..............................................................................45

3.2. Thiết kế và thi công mạch............................................................................46
3.2.1 Giới thiệu về phầm mềm sử dụng...........................................................46

6

3.3. Sơ đồ mạch .................................................................................................47
3.3.1. Khối nguồn.............................................................................................48
3.3.2. Khối điều khiển......................................................................................48
3.3.3. Khối cảm biến........................................................................................49
3.3.4. Khối relay...............................................................................................50
3.3.4. Khối hiển thị...........................................................................................51

3.4. Sơ đồ PCB .................................................................................................52
3.5. Sơ đồ mạch in 3D.........................................................................................52

3.6. Lưu đồ thuật toán.........................................................................................53

3.6.1. Lưu đồ thuật tốn của chương trình trên vi điều khiển 1....................53
3.6.2. Lưu đồ thuật toán của chương trình trên vi điều khiển 2....................56
3.7. Tổng kết chương..........................................................................................58
CHƯƠNG 4: KIỂM THỬ, ĐÁNH GIÁ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN...............59
4.1. KIỂM THỬ .................................................................................................59
4.1.1. Hệ thống hoạt động trong điều kiện bị che chắn..................................59
4.1.2. Hệ thống hoạt động trong điều kiện không bị che chắn với điều kiện
thời tiết không thuận lợi..................................................................................60
4.1.3. Hệ thống hoạt động trong điều kiện không bị che chắn với điều kiện
thời tiết thuận lợi.............................................................................................60
4.1.4. Hệ thống hoạt động giám sát cảnh báo mức pin về qua điện thoại......61
4.1.5. Hệ thống do dung lượng mức pin còn lại trên xe điện.........................62
4.2. Đánh giá chung............................................................................................62
4.3. Một số hình ảnh kết quả hệ thống...............................................................64
4.4. Nhận xét .................................................................................................65
4.5. Hướng Phát Triển..........................................................................................66

7

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Số hiệu Tên hình Trang

Hình 2. 1: Hệ thống GPS.........................................................................................13
Hình 2.2. Phân loại và số lượng vệ tinh cịn hoạt động...........................................14
Hình 2.3. Ba phần chính của GPS...........................................................................14
Hình 2.4. Chuyển động của các vệ tinh...................................................................15
Hình 2.5. Vị trí các trạm điều khiển và giám sát hệ thống GPS...............................16

Hình 2.6. Nguyên lí hoạt động hệ thống GPS..........................................................17
Hình 2.7. Arduino Nano..........................................................................................18
Hình 2.8. Cấu trúc của Arduino Nano.....................................................................19
Hình 2.9. GPIO của Arduino Nano.........................................................................20
Hình 2.10. Vùng lệnh phần mềm Arduino...............................................................23
Hình 2.11. Chọn board sử dụng...............................................................................24
Hình 2.12. Chọn cổng kết nối..................................................................................24
Hình 2.13. Nạp chương trình...................................................................................25
Hình 2.14. Chạy chương trình.................................................................................25
Hình 2.15. Chương trình đã nạp thành cơng............................................................26
Hình 2.16. Module định vị NEO-6M.......................................................................26
Hình 2.17. Module SIM800A..................................................................................27
Hình 2.18. Sơ đồ chân Module SIM800A...............................................................28
Hình 2.19. Module rung SW420.............................................................................31
Hình 2.20. Module LM2596....................................................................................32
Hình 2.21. Module cảm biến điện áp.......................................................................33
Hình 2.22. Cấu tạo của cảm biến điện áp................................................................34
Hình 2.23. Sơ đồ mạch phân chia áp.......................................................................35
Hình 2.24. Pin Lithium............................................................................................36
Hình 2.25. Nguyên lý hoạt động của pin Lithium...................................................38
Hình 2.26. So sánh pin Lithium với ắc quy chì.......................................................39
Hình 2.27. Màn hình LCD.......................................................................................40
Hình 2.28. I2C.........................................................................................................41
Hình 2.29. Module Relay.......................................................................................42
Hình 2.30. Nguyên lý hoạt động của Module Relay................................................43

Hình 3.1. Sơ đồ khối của hệ thống..........................................................................44
Hình 3.2. Altium Desiger........................................................................................46

8

Hình 3.3. Sơ đồ mạch..............................................................................................47
Hình 3.4. Khối nguồn..............................................................................................48
Hình 3.5.Khối điều khiển........................................................................................48
Hình 3.6. Khối cảm biến..........................................................................................49
Hình 3.7. Khối relay................................................................................................50
Hình 3.8. Khối hiển thị............................................................................................51
Hình 3.9. Sơ đồ PCB 2D.........................................................................................52
Hình 4 1. Kết quả thực nghiệm trong nơi bị che chắn.............................................59
Hình 4 2. Kết quả thực nghiệm trong nơi bị che chắn.............................................59
Hình 4.3. Kết quả thực nghiệm trong nơi điều kiện không thuận lợi.......................60
Hình 4.4. kết quả thực nghiệm trong nơi điều kiện thuận lợi...................................61
Hình 4.5. Kết quả thực nghiệm trong hệ thơng giám sát mức pin............................61
Hình 4.6. Kết quả đo Pin.........................................................................................62
Hình 4.7. Hình ảnh sản phẩm thực tế......................................................................64
Hình 4.8. Tin nhắn bật tắt chế độ chống trộm và cung cấp tọa độ của xe khi phát
hiện xe bị trộm đồng thời cảnh báo dung lượng pin thấp........................................64

9

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1.1. Tính cấp thiết đề tài

Với sự phát triển không ngừng của khoa học hiện đại, con người đã ngày càng
nâng cao hơn đời sống của mình để trở nên hiện đại và tiện nghi hơn. Chính từ lý do
đó, con người đã có rất nhiều sáng tạo để giúp cải thiện cuộc sống cho bản thân họ
và cho toàn xã hội. Và xu hướng hàng đầu hiện nay đó chính là XE ĐIỆN, xe điện
ngày càng được phổ thơng và thương mại hóa. Vì vậy, nhu cầu theo dõi và giám sát
những chiếc xe của các cá nhân cũng rất được chú trọng.

Hiện nay, các quốc gia trên thế giới đang khởi động các cuộc chạy đua về xe
điện, những khoản trợ cấp của chính phủ vào việc xây dựng cơ sở hạ tầng, trợ cấp
chỗ đậu xe miễn phí..., đã tạo điều kiện rất lớn cho các công ty xe điện phát triển và
các công ty xe chạy bằng xăng dầu cũng đã chuyển sang sản xuất các dòng xe điện.

Tuy nhiên, việc sử dụng xe điện cho thuê hay cho con cái sử dụng thì việc
giám sát rất quan trọng. Bao gồm các công việc cụ thể như: theo dõi vị trí, tính
quảng đường đi, chống trộm, mức phần trăm Pin của xe để biết được khi nào xe cần
phải sạc Pin lại hoặc có thể theo dõi mức Pin trong quá trình sạc. Vì vậy, em quyết
định thực hiện một hệ thống đơn giản để áp dụng lý thuyết đã học vào đề tài thực
hiện là: “Hệ thống giám sát xe Điện thông minh”.
1.2. Mục tiêu đề tài
Ứng dụng IoT, thiết kế và chế tạo thiết bị “Hệ thống giám sát xe Điện thông minh”.
Cụ thể gồm các chức năng:
- Giám sát chống trộm, báo động tại chỗ hoặc gửi thông tin cảnh báo qua App điện
thoại cho người chủ sở hữu.
- Giám sát mức pin, hiển thị mức pin hiện tại, gửi các thông số này và cảnh báo
cho người dùng.
- Giám sát vị trí giúp người chủ theo dõi.
- Cảm biến chống trộm, báo động.
1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
1.3.1. Đối tượng nghiên cứu

- Tìm hiểu về cách thức hoạt động, nguyên lý làm việc của Arduino Nano.

10

- Tìm hiểu về các cảm biến như: module Định Vị GPS NEO-6M, Module
GPRS Sim800A, Module cảm biến điện áp

- Nghiên cứu cách thức giao tiếp với các loại cảm biến về GPS, SMS và rung
với Arduino Nano.

1.3.2 Phạm vi nghiên cứu
− Thu thập tài liệu nghiên cứu, bao gồm tài liệu lý thuyết và thực nghiệm. Tìm

kiếm trên mạng Internet hay xem trên youtube liên quan đến đề tài nói chung và
những bộ phận riêng lẻ nói riêng.

− Khảo sát thực tế các yếu tố liên quan đến thực nghiệm như cơ sở vật chất,
mặt bằng kỹ thuật và công nghệ, thiết bị sẵn có, linh kiện có mặt trên thị trường.

− Xây dựng mơ hình tổng quan về module giao tiếp, từ đó phát triển chi tiết
các thuật toán cần sử dụng trong đề tài.

− Thao tác thử nghiệm các thuật toán trực tiếp trên phần cứng để lựa chọn
phương pháp phù hợp

− Tìm hiểu từng linh kiện trong đề tài.
− Thiết kế mơ hình phần cứng.
− Thi công và làm mạch cứng.
1.4. Cách tiếp cận – Phương pháp nghiên cứu
1.4.1. Cách tiếp cận
- Tiếp cận từ nhu cầu thực tiễn, nghiên cứu lý thuyết, từ đó đưa ra các giải
pháp để giải quyết vấn đề.
1.4.2. Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu lý thuyết.
- Xây dựng hệ thống cảnh báo và định vị qua tin nhắn thông qua module
Sim800A.
- Xây dựng hệ thống cảnh báo mức pin xe điện

- Thiết kế, thi công, kiểm thử kết quả trên các địa điểm khác nhau ( địa điểm
ngồi trời và trong tịa nhà ).
- Xây dựng lưu đồ thuật tốn, viết chương trình, kiểm thử.

11

1.5. Cấu trúc của báo cáo
Báo cáo gồm có 4 chương:
 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
Trình bày tổng quan về đề tài trình bày về những vấn đề như tính cấp
thiết của đề tài, mục tiêu đề tài, đối tượng và phạm vi nghiên cứu,
cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu.
 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Cơ sơ lý thuyết và các linh kiện được sử dụng sẽ trình bày về các lý
thuyết, ứng dụng liên quan đến đề tài như GPS, xây dựng hệ thống
cảnh báo và định vị qua tin nhắn thông qua module Sim800A,cảnh
báo dung lượng mức pin..và lý thuyết và cách sử dụng các linh kiện
được sử dụng trong đề tài.
 CHƯƠNG 3: THI CÔNG VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG
Trình bày về sơ đồ khối, sơ đồ thuật toán của hệ thống cũng như cách
kết nối giữa các linh kện và vi điều khiển.
 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
Kiểm thử và đánh giá hệ thống sẽ trình bày kết quả đo được sau khi hệ
thống đã hồn thiện từ đó ta có thể đánh giá được các ưu, nhược điểm
của hệ thống.
 TÀI LIỆU THAM KHẢO

12

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1. Khái quát về GPS
2.1.1. Khái niệm

Hệ thống định vị toàn cầu (tiếng Anh: Global Positioning System - GPS) là
hệ thống xác định vị trí dựa trên các vệ tinh nhân tạo. GPS được thiết kế và bảo
quản bởi Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ, GPS ban đầu chỉ dành cho các mục đích quân sự,
nhưng từ năm 1980 chính phủ Mỹ cho phép sử dụng dân sự. GPS hoạt động trong
mọi điều kiện thời tiết, mọi nơi trên Trái Đất, 24/24h. Khơng mất phí th bao hoặc
mất tiền trả cho việc thiết lập sử dụng GPS.

Hình 2. 1: Hệ thống GPS.
Từ khi vệ tinh GPS đầu tiên được phóng vào năm 1978, hồn chỉnh đầy đủ
24 vệ tinh vào năm 1994, đến nay đã có bốn thế hệ vệ tinh khác nhau. Thế hệ đầu
tiên là vệ tinh Block I, thế hệ thứ hai là Block II, thế hệ thứ ba là Block IIA và thế
hệ gần đây nhất là Block IIR. Thế hệ cuối của vệ tinh Block IIR được gọi là Block
IIR-M, và gần đây nhất là vệ tinh khối IIF. Những vệ tinh thế hệ sau được trang bị
thiết bị hiện đại hơn, có độ tin cậy cao hơn, thời gian hoạt động lâu hơn. Cho đến
nay có 31 vệ tinh đang hoạt động.

13

Hình 2.2. Phân loại và số lượng vệ tinh còn hoạt động.
2.1.2. Cấu trúc của hệ thống GPS

Hệ thống định vị toàn cầu GPS được cấu tạo thành 3 phần :
1. Phần không gian – space segment.
2. Phần điều khiển – control segment.
3. Phần người sử dụng – use segment.

Hình 2.3. Ba phần chính của GPS.

2.1.2.1. Phần không gian

Phần không gian của GPS bao gồm 24 vệ tinh nhân tạo (satellite vehicle)
chuyển động trên 6 mặt phẳng quỹ đạo ở độ cao 20200km. Mặt phẳng quỹ đạo
nghiêng so với mặt phẳng xích đạo Trái đất một góc 55 độ. Vệ tinh GPS chuyển

14

động trên quỹ đạo gần như tròn đều với chu kỳ 718 phút (12 giờ). Với sự phân bố
vệ tinh trên quỹ đạo, như vậy trong suốt thời gian nào và bất kỳ vị trí quan sát nào
trên Trái đất cũng có thể quan sát được tối thiểu 4 vệ tinh.

Hình 2.4. Chuyển động của các vệ tinh
Các vệ tinh GPS có trọng lượng khoảng 1600kg khi phóng và khoảng 900kg trên
quỹ đạo. Theo thiết kế, tuổi thọ của vệ tinh khoảng 7,5 năm. Năng lượng cung cấp
cho hoạt động của thiết bị trên vệ tinh là năng lượng mặt trời.
2.1.2.2. Phần điều khiển

Phần điều khiển là để duy trì hoạt động của tồn bộ hệ thống GPS cũng như
hiệu chỉnh tín hiệu thơng tin của vệ tinh GPS. Phần điều khiển có 5 trạm quan sát có
nhiệm vụ như sau :

- Giám sát và điều khiển hệ thống vệ tinh liên tục.
- Quy định thời gian hệ thống GPS.
- Dự đoán dữ liệu lịch thiên văn và hoạt động của đồng hồ trên vệ tinh.
- Cập nhật định kỳ thông tin dẫn đường cho từng vệ tinh cụ thể.
Có một trạm điều khiển chính (Master Control Station) ở Colorado Springs
bang Colarado của Mỹ và 4 trạm giám sát (monitor stations) và ba trạm ăng ten mặt
đất dùng để cung cấp dữ liệu cho các vệ tinh GPS. Gần đây có thêm một trạm phụ ở
Cape Caveral (bang Florida, Mỹ) và một mạng quân sự phụ (NIMA) được sử

dụng để đánh giá đặt tính và dữ liệu thời gian thực.

15

Hình 2.5. Vị trí các trạm điều khiển và giám sát hệ thống GPS
2.1.2.3. Phần người sử dụng

Phần người sử dụng là khu vực có phủ sóng mà người sử dụng dùng ăng ten
và máy thu thu tín hiệu từ vệ tinh và có được thơng tin vị trí, thời gian và vận tốc di
chuyển. Để có thể thu được vị trí, ở phần người sử dụng cần có ăng ten và máy thu
GPS (GPS receivers).
2.1.3. Nguyên lí hoạt động của GPS

24 vệ tinh GPS bay vòng quanh Trái Đất hai lần trong một ngày theo một
quỹ đạo rất chính xác và phát tín hiệu có thơng tin xuống Trái Đất (Thực tế chỉ có
21 vệ tinh hoạt động, còn 3 vệ tinh dự phòng) . Các máy thu GPS nhận thơng tin
này và bằng phép tính lượng giác tính được chính xác vị trí của người dùng. Về bản
chất máy thu GPS so sánh thời gian tín hiệu được phát đi từ vệ tinh với thời gian
nhận được chúng. Sai lệch về thời gian cho biết máy thu GPS ở cách vệ tinh bao xa.
Rồi với nhiều quãng cách đo được tới nhiều vệ tinh máy thu có thể tính được vị trí
của người dùng và hiển thị lên bản đồ điện tử của máy.

16

Hình 2.6. Ngun lí hoạt động hệ thống GPS
Máy thu GPS phải nối được với tín hiệu của ít nhất ba quả vệ tinh để tính ra
vị trí hai chiều (kinh độ và vĩ độ) và để theo dõi được chuyển động. Với bốn hay
nhiều hơn số vệ tinh trong tầm nhìn thì máy thu có thể tính được vị trí ba chiều
(kinh độ, vĩ độ và độ cao). Một khi vị trí người dùng đã tính được thì máy thu GPS
có thể tính các thơng tin khác, như tốc độ, hướng chuyển động, bám sát di chuyển,

khoảng hành trình, quãng cách tới điểm đến, thời gian Mặt Trời mọc, lặn và nhiều
thứ khác nữa.
2.1.4. Ứng dụng hệ thống GPS

Mục đích sử dụng ban đầu của gps dùng trong lĩnh vực quân sự (chế tạo ra
các loại tên lửa thông minh), nhưng ngày nay hệ thống GPS ngày càng được ứng
dụng rộng rãi.

Dựa vào tính năng chính xác của gps để thiết lập các bản đồ, khảo sát các
cơng trình, tuyến kênh, tuyến đường, xác định vị trí chính xác của các trụ điện,
đường dây tải điện, quản lí các tuyến xe… các xe hơi hiện nay đều có xu hướng cài
đặt hệ thống dẫn đường ( Navigation).

17

Qua đó các thơng tin về vị trí, tọa độ của xe sẽ được hiển thị ngay trên màn
hình, người lái có thể chủ động tìm kiếm và thay đổi lộ trình phù hợp trong thời
gian ngắn nhất. Một ứng dụng nữa của GPS chính là việc quản lí thú hoang dã bằng
cách gắn lên chúng những con chip đã tích hợp GPS.

Ứng dụng phổ biến của gps được quan tâm nhất hiện nay chính là việc sử
dụng các thiết bị tích hợp GPS cho việc du lịch, thám hiểm. Tọa độ và hướng di
chuyển sẽ hiển thị rõ trên màn hình. Trong trường hợp khẩn cấp, người sử dụng có
thể bắn tín hiệu về trung tâm để báo vị trí của mình và chờ giúp đỡ.
2.2. Arduino Nano
2.2.1. Giới thiệu

Arduino Nano là một phiên bản nhỏ gọn của bo mạch Arduino, được phát
triển dựa trên vi điều khiển ATmega328P. Nó được thiết kế để dễ dàng sử dụng và
phù hợp cho các ứng dụng cần kích thước nhỏ, tiết kiệm khơng gian.

Hình 2.7. Arduino Nano
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
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 giắc nguồn DC như các bo mạch Arduino khác, mà thay vào đó có cổng mini-
USB. Cổng này được sử dụng cho cả việc lập trình và bộ giám sát nối tiếp. Tính

18

năng hấp dẫn của Arduino Nano là nó sẽ chọn công xuất lớn nhất với hiệu điện thế
của nó.
2.2.2. Phần cứng

Hình 2.8. Cấu trúc của Arduino Nano
Thông số kỹ thuật

+ Vi điều khiển: ATmega328P
- Tốc độ xung nhịp: 16 MHz
- Bộ nhớ Flash: 32 KB (trong đó 2 KB được sử dụng cho bootloader)
- Bộ nhớ SRAM: 2 KB
- Bộ nhớ EEPROM: 1 KB

+ Điện áp hoạt động:
- Điện áp hoạt động: 5V
- Điện áp đầu vào (recommened): 7-12V

- Điện áp đầu vào (limit): 6-20V

+ Dòng điện:
- Dòng điện DC cho chân 3.3V: 50 mA
- Dòng điện DC cho chân 5V: 200 mA

+ Chân kết nối:
- Chân số lượng: 30 chân digital I/O (bao gồm 14 chân PWM)
- Chân Analog Input: 8 chân

19

- Chân UART: 1 chân (TX/RX)
- Chân I2C: 1 chân
- Chân SPI: 1 chân
+ Kích thước:
- Kích thước: 45mm x 18mm
- Trọng lượng: 5g
+ Giao tiếp:
- USB: 1 cổng Micro USB
- Bootloader: Arduino Optiboot
I/O pins

Hình 2.9. GPIO của Arduino Nano
- Vin: Đây là điện áp đầu vào được cung cấp cho board mạch Arduino. Khác

với 5V được cung cấp qua cổng USB. Pin này được sử dụng để cung cấp điện
áp tồn mạch thơng qua jack nguồn, thông thường khoảng 7-12VDC.
- 5V: Chân 5V được sử dụng để cung cấp điện áp đầu ra. Arduino được cấp
nguồn bằng ba cách đó là USB, chân Vin của bo mạch hoặc giắc nguồn DC.

- GND: Chân mass chung cho toàn mạch Arduino.
- Reset: Chân reset để thiết lập lại về ban đầu.

20