Đồ án: Nhà giữ xe tự động dùng RFID

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

ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ 2
ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH
NHÀ GIỮ XE TỰ ĐỘNG

GVHD: Nguyễn Trường Duy
SVTH: Lê Thanh Tiến - 15141304


Tp. Hồ Chí Minh, ngày 8 tháng 12 năm 2018

MỤC LỤC
MỤC LỤC...................................................................................................................................2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI...................................................................................1
1.1. GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI:..........................................................................................................1
1.2. MỤC TIÊU:..........................................................................................................................2
1.3. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI:.............................................................................................................2
1.4. CÁC SẢN PHẨM LIÊN QUAN:.........................................................................................3
1.4.1. Máy giữ xe thông minh 4 làn:...........................................................................................3
1.4.2. Bãi giữ xe thông minh CarParking- Vietek.......................................................................4
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT............................................................................................7
2.1. GIỚI THIỆU ARDUINO PROMINI:...................................................................................7
2.2. GIỚI THIỆU MODULE DS1307.........................................................................................8
2.3. GIỚI THIỆU MODULE RFID RC522..............................................................................10
2.4. GIỚI THIỆU LCD..............................................................................................................12
2.4.1. LCD 20x4........................................................................................................................12
2.4.2. Module chuyển đổi I2C...................................................................................................14
2.5. GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ SERVO SG90............................................................................15

2.6. GIỚI THIỆU MẠCH CHUYỂN USB TO UART CH340.................................................16
2.7. GIỚI THIỆU MODULE CẢM BIẾN HỒNG NGOẠI......................................................17
2.8. GIỚI THIỆU BUZZER......................................................................................................18
2.9. GIỚI THIỆU CÁC CHUẨN GIAO TIẾP..........................................................................19
2.9.1. Chuẩn I2C........................................................................................................................19
2.9.2. Chuẩn SPI........................................................................................................................20
2.10. GIỚI THIỆU PHẦN MỀM ARDUINO IDE...................................................................22
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ...........................................................................................................23
3.1. THIẾT KẾ SƠ ĐỒ KHỐI...................................................................................................23
3.1.1. Sơ đồ khối........................................................................................................................23
3.1.2. Chức năng của từng khối.................................................................................................23
3.1.3. Nguyên tắc hoạt động......................................................................................................24
3.2. THIẾT KẾ..........................................................................................................................25
3.2.1. Khối điều khiển( Arduino Promini).................................................................................25
3.2.2. Khối RFID RC522...........................................................................................................26
3.2.3. Khối cảm biến hồng ngoại...............................................................................................27
3.2.4. Khối RTC DS1307...........................................................................................................27
3.2.5. Khối hiển thị(LCD).........................................................................................................28
3.2.6. Khối động cơ Servo.........................................................................................................29
3.2.7. Khối Buzzer.....................................................................................................................30
3.2.8. Khối nguồn......................................................................................................................30
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ PHẦN MỀM.....................................................................................32
4.1. Lưu đồ giải thuật.................................................................................................................32
4.2. Giải thích lưu đồ.................................................................................................................33


CHƯƠNG 5: THI CÔNG..........................................................................................................34
5.1. Sơ đồ nguyên lý..................................................................................................................34
5.2. Nguyên lý hoạt động..........................................................................................................34
5.3. Hình ảnh mô hình thi công thực tế.....................................................................................35

...................................................................................................................................................36
CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN...........................................................37
6.1. Kết luận..............................................................................................................................37
6.2. Hướng phát triển.................................................................................................................37
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................................38
PHỤ LỤC..................................................................................................................................39


ĐỒ ÁN 2

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH NHÀ GIỮ XE TỰ ĐỘNG

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1.1. GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI:
Ngày nay, khi mà cả thế giới như đang nóng lên vì sự vận động, phát triển
về mọi mặt như kinh tế, chính trị, khoa học kỹ thuật,…Trong đó, những ứng
dụng của khoa học kỹ thuật tiên tiến đã và đang làm cho thế giới ngày càng thay
đổi, văn minh hơn và hiện đại hơn. Sự phát triển của kỹ thuật điện tử đã tạo ra
hàng lọat những thiết bị với các đặc điểm nổi bật như sự chính xác cao, tốc độ
nhanh, gọn nhẹ là những yếu tố rất cần thiết góp phần cho họat động của con
người đạt hiệu quả cao.
Tại các đô thị lớn như Hà Nội và TP. Hồ Chí Minh thì xe máy, ô tô là 2
phương tiện đi lại khá phổ biến. Nhưng với những bãi giữ xe thủ công như hiện
nay thì rất mất nhiều thời gian cũng như nhân lực. Để khắc phục được những
nhược điểm trên, qua quá trình tìm hiểu, khảo sát Arduino Promini, em nhận
thấy rằng: ứng dụng Arduino Promini vào bãi giữ xe là phương pháp tối ưu, vừa
tiết kiệm được thời gian cả về vật chất. Được sự đồng ý của thầy, em tiến hành
thực hiện đề tài “ Thiết kế và thi công mô hình nhà giữ xe tự động”.
Đề tài là sự kết hợp giữa kiến thức học được trong nhà trường với quá trình
tìm tòi nghiên cứu và sự hướng dẫn tận tình của giáo viên hướng dẫn, nhưng

trong quá trình làm cũng sẽ không tránh khỏi những hạn chế và thiếu sót. Em rất
mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu cùng những phê bình, chỉ dẫn
của Thầy Cô và các bạn.

1


ĐỒ ÁN 2

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH NHÀ GIỮ XE TỰ ĐỘNG

1.2. MỤC TIÊU:
Mục tiêu của đề tài là lập trình cho Arduino Promini để kết nối, điều
khiển các thiết bị ngoại vi cho ra sản phẩm như là một nhà giữ xe tự động có
nhiều tính năng thông minh như: đếm số xe ra vào, tính tiền gửi xe theo thời
gian, đóng mở cửa tự động,...Đề tài giúp em biết dùng RFID RC522 để đọc thẻ,
biết dùng RTC DS1307 để đọc thời gian thực, biết dùng Eeprom của Arduino để
lưu và truy xuất các giá trị cần thiết, biết dùng LCD để hiển thị dữ liệu, biết điều
khiển động cơ Servo kết hợp cảm biến hồng ngoại để đóng mở cửa, biết dùng
phần mềm Arduino IDE lập trình cho Arduino Promini.
1.3. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI:
Trong phạm vi của đồ án môn học thì em chỉ thực hiện đề tài trên mô hình
đơn giản, tính năng còn hạn chế, chưa thể ứng dụng hiệu quả ngoài thực tế. Sau
này nếu có thời gian thì em sẽ mở rộng đề tài ra ứng dụng ngoài thực tế với thêm
những tính năng thông minh hơn như: chụp và lưu bảng số xe bằng xử lý ảnh,
gắn thêm Camera để quản lí xe, có tính năng hướng dẫn chỗ đậu xe, thêm cảm
biến để phân biệt xe máy và ô tô, và nhiều tính năng khác nữa. Qua đó góp phần
nâng cao chất lượng, hiệu quả của bãi xe và cũng cố lòng tin của mọi người khi
gửi xe.

2


ĐỒ ÁN 2

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH NHÀ GIỮ XE TỰ ĐỘNG

1.4. CÁC SẢN PHẨM LIÊN QUAN:
1.4.1. Máy giữ xe thông minh 4 làn:
Hệ thống gồm 2 bộ máy tính (mỗi máy điều khiển hai làn xe), 2 màn hình, 2
làn ra và 2 làn vào cùng bố trí tại một cổng vào của tòa nhà, 8 Camera, 4 đầu đọc
thẻ, 4 cột treo Camera, Gờ giảm tốc 3m, 2 card ghi hình camera, 2 phần mềm
quản lý T Parking.
Mô hình hệ thống:

Nguyên lý hoạt động:
- Khi xe vào, nhân viên quét thẻ (nhập thông tin biển số xe), thao tác
khoảng 3-5 giây, sau đó thẻ đưa cho khách. Khi quét thẻ thông tin biển số xe sẽ
được ghi lên trên thẻ, toàn bộ thông tin hình ảnh, ngày giờ vào, người quét thẻ…
đều được lưu trực tiếp vào Database của hệ thống.
- Khi xe ra, khách hàng trả thẻ và quét thẻ. Khi quét thẻ hệ thống sẽ tự
động hiển thị hình ảnh xe lúc vào và lúc ra. Lúc này nhân viên điều khiển phải
so sánh hình ảnh lúc vào và lúc ra, nếu đúng thông tin biển số, đúng người điều
khiển, và đúng xe thì cho khách ra. Toàn bộ hình ảnh, ngày giờ…được lưu lại
vào hệ thống để phục vụ cho quá trình kiểm tra sau, truy xuất lại sau này.
3


ĐỒ ÁN 2

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH NHÀ GIỮ XE TỰ ĐỘNG

1.4.2. Bãi giữ xe thông minh CarParking- Vietek
Hệ thống kiểm soát xe thông minh dùng thẻ tầm xa RFID Vietek kiểm
soát việc vào ra của ô tô/ xe máy một cách thuận tiện. Hệ thống kết hợp với hệ
thống Camera, phần mềm nhận dạng biển số, lưu trữ hình ảnh tại thời điểm
phương tiện ra vào bãi xe thông qua hệ thống đầu đọc tầm xa.
Hệ thống quản lý bãi giữ xe thông minh dùng thẻ từ xa là giải pháp toàn
diện và khép kín, đảm bảo đáp ứng đầy đủ nhu cầu quản lý cho các loại hình bãi
xe quy mô từ nhỏ đến lớn.
Thông tin hệ thống được hiển thị và cập nhật tức thì giúp người quản lý
luôn chủ động trong việc điều hành và quản lý bãi xe.
Quy trình vận hành hệ thống đơn giản, linh hoạt nhưng chặt chẽ mang lại
sự tiện lợi và an tâm cho người sử dụng cũng như khách hàng.
Hệ thống là sự kết hợp hoàn hảo giữa các thiết bị chỉ dẫn, kiểm soát và
tính phí cho các phương tiện.
Mô hình hệ thống:

4


ĐỒ ÁN 2

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH NHÀ GIỮ XE TỰ ĐỘNG

Nguyên lý hoạt động:
* Đối với khách vãng lai:
Khi xe vào: khách quẹt thẻ lấy thông tin xe vào (ID thẻ, thời gian, biển số,
hình ảnh) khi đó dữ liệu sẽ được lưu vào dữ liệu đầu vào tại máy chủ xử lý.
Barrier sẽ tự động mở cho xe vào.

Khi xe ra: Khách quẹt thẻ lấy thông tin ra, hệ thống xác định thông tin xe
vào. Nếu thông tin sai hệ thống sẽ đưa ra cảnh báo các tùy chọn xử lý tiếp theo.
Thông tin đúng hệ thống sẽ in hóa đơn thanh toán cho khách, thông tin khách ra
sẽ được cập nhật vào dữ liệu xe ra và Barrier sẽ mở cho xe ra.

* Đối với xe thuê bao:
Khi xe vào: Khách quẹt thẻ lấy thông tin xe vào. Hệ thống xác định thông tin
khách đã đăng ký nếu sai hệ thống sẽ đưa ra cảnh báo và các tùy chọn xử lý tiếp
theo. Nếu đúng hệ thống sẽ lưu dữ liệu đầu vào và mở cửa cho xe vào.
Khi xe ra: Khách quẹt thẻ lấy thông tin xe ra, hệ thống xác thực với thông tin
xe vào nếu sai hệ thống sẽ đưa ra cảnh báo và các tùy chọn xử lý tiếp theo.
Thông tin đúng hệ thống sẽ cập nhật dữ liệu xe ra và barrier sẽ mở cho xe ra.

5


ĐỒ ÁN 2

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH NHÀ GIỮ XE TỰ ĐỘNG

6


ĐỒ ÁN 2

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH NHÀ GIỮ XE TỰ ĐỘNG

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. GIỚI THIỆU ARDUINO PROMINI:
Arduino Pro Mini là phiên bản nhỏ gọn nhất trong các dòng Arduino

nhưng vẫn giữ đầy đủ tính năng tương đương với Arduino Uno/Nano do cùng sử
dụng Vi điều khiển chính là ATmega328P, vì là phiên bản sử dụng chip dán nên
Arduino Pro Mini sẽ có nhiều hơn Arduino Uno 2 chân Analog là A6 và A7, với
thiết kế nhỏ gọn và giá thành phải chăng, Arduino Pro Mini là sự lựa chọn tối ưu
cho vô số các ứng dụng khác nhau.
Hình ảnh Arduino Promini:

7


ĐỒ ÁN 2

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH NHÀ GIỮ XE TỰ ĐỘNG

Bảng thông số:
Chip sử dụng
Xung nhịp
Điện áp hoạt động (VCC)
Điện áp chân RAW
Dòng điện tối đa ứng với điện áp 5V
Dòng điện tối đa trên mỗi Pin
Dòng điện tiêu thụ
Flash Program Memory
Eeprom
Internal SRAM
ADC
PWM
Số chân Digital
Số chân Analog

ATMega328P
16MHz
5V
5V-16V (khuyên dùng 6V-12V)
150mA
40mA (khuyên dùng 20mA)
16mA
32kB
1kB
2kB
10 bit
8 bit
14 (D0-D13), PWM(3,5,6,9,10,11)
8 (A0-A7)

2.2. GIỚI THIỆU MODULE DS1307
Đây là module tạo thời gian thực giao tiếp theo chuẩn I2C sử dụng IC
DS1307, dùng làm mạch đồng hồ số, alarm clock, mạch đếm…
Hình ảnh Module DS1307:
INCLUDEPICTURE " \* MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE " />
8


ĐỒ ÁN 2

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH NHÀ GIỮ XE TỰ ĐỘNG

1423393619-0-20120519140128202.jpg" \* MERGEFORMATINET

Bảng thông số:
IC sử dụng
Kích thước

DS1307
27mm x 28mm x 8.4mm

Chuẩn giao tiếp
Chân giao tiếp I2C
Chân nguồn
Điện áp hoạt động
Dòng điện tiêu thụ

I2C
SDA, SCL
VCC, GND
5V
1.5 mA

* IC DS1307
+ DS1307 có 7 thanh ghi 8bit chứa thời gian là: giây, phút, giờ, thứ, ngày, tháng,
năm.
+ DS1307 còn có 1 thanh ghi điều khiển ngõ ra phụ và 56 thanh ghi trống có thể
dùng làm RAM.
+ DS1307 đọc / ghi thông qua giao tiếp chuẩn I2C.
Hình ảnh, thứ tự chân:
INCLUDEPICTURE " \*
MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE

9

ĐỒ ÁN 2

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH NHÀ GIỮ XE TỰ ĐỘNG

" \* MERGEFORMATINET

+ X1, X2: kết nối với thạch anh 32 768 KHz làm nguồn tạo dao động cho IC.
+ Vbat: nối với nguồn ngoài 3V để nuôi IC.
+ GND: là chân Mass chung cho cả nguồn ngoài 3V và Vcc.
+ Vcc: là nguồn cho giao tiếp I2C, thường là 5V và dùng chung với VĐK.
Chú ý: nếu Vcc không được cấp mà Vbat được cấp thì DS1307 vẫn hoạt động
nhưng không có khả năng đọc / ghi.
+ SQW / OUT: ngõ phụ tạo xung vuông, tần số của xung được tạo ra có thể lập
trình được (chức năng chân này không liên quan đến chức năng của DS1307 là
đồng hồ thời gian thực, nên ta bỏ qua).
+ 2 chân SCL và SDA là chân của giao tiếp I2C.
2.3. GIỚI THIỆU MODULE RFID RC522
RFID - Radio Frequency Identification Detection là công nghệ nhận dạng
đối tượng bằng sóng vô tuyến. Là một phương pháp nhận dạng tự động dựa trên
việc lưu trữ dữ liệu từ xa, sử dụng thiết bị thẻ RFID và một đầu đọc RFID. Khi
đưa thẻ RFID vào vùng hoạt động của đầu đọc RFID. Sóng vô tuyến phát ra từ
10


ĐỒ ÁN 2

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH NHÀ GIỮ XE TỰ ĐỘNG

đầu đọc sẽ cung cấp cho thẻ RFID một dòng điện đủ nhỏ để kích hoạt hệ thống
mạch điện nằm trong thẻ giúp nó gửi lại tín hiệu hồi đáp và thực hiện trao đổi dữ
liệu theo yêu cầu của bộ điều khiển kết nối với đầu đọc RFID. Sau khi nhận
được dữ liệu từ thẻ bộ điều khiển sẽ đưa ra các yêu cầu điều khiển tùy vào từng
ứng dụng cụ thể.
Hình ảnh Module RFID RC522:
INCLUDEPICTURE
" />Z3wXMuE6A=w980-h540-no" \* MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE
" />Z3wXMuE6A=w980-h540-no" \* MERGEFORMATINET

Bảng thông số:
Chip sử dụng
Tần số hoạt động

MFRC522
13.56MHz
11


ĐỒ ÁN 2

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH NHÀ GIỮ XE TỰ ĐỘNG

Điện áp hoạt động
Dòng điện tiêu thụ
Hỗ trợ giao tiếp các loại thẻ RFID
Khoảng cách Đọc/Ghi đối với 2

3.3v

13-26 mA
ISO 14443A / MIFARE
Max = 50mm

loại thẻ
Chuẩn giao tiếp

+ SPI (Max = 10Mbit/s).
+ I2C (Fast Mode: 400 kbit/s, High Speed
Mode: 3400 kbit/s).

+ UART (1228.8 kbit/s).
Bộ đệm Truyền/Nhận dữ liệu 64 Byte
FIFO

2.4. GIỚI THIỆU LCD
2.4.1. LCD 20x4
Ngày nay, thiết bị hiển thị LCD (Liquid Crystal Display) được sử dụng
trong rất nhiều các ứng dụng của VĐK. LCD có rất nhiều ưu điểm so với các
dạng hiển thị khác. Nó có khả năng hiển thị kí tự đa dạng, trực quan (chữ, số và
kí tự đồ họa), dễ dàng đưa vào mạch ứng dụng theo nhiều giao thức giao
tiếp khác nhau, tốn rất ít tài nguyên hệ thống và giá thành rẻ …
12


ĐỒ ÁN 2

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH NHÀ GIỮ XE TỰ ĐỘNG

Hình ảnh LCD 20x4 :

Bảng thông số:
Chân Ký hiệu
Mô tả
1
VSS
Chân nối đất cho LCD, khi thiết kế mạch ta nối chân này với
2
3
4

VDD

GND của mạch điều khiển
Chân cấp nguồn cho LCD, khi thiết kế mạch ta nối chân này với

V0
RS

VCC=5V của mạch điều khiển
Điều chỉnh độ tương phản của LCD.
Chân chọn thanh ghi
13


ĐỒ ÁN 2

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH NHÀ GIỮ XE TỰ ĐỘNG

RS=0: Đưa LCD vào chế độ ghi lệnh

RS=1: Đưa LCD vào chế độ ghi dữ liệu (dữ liệu xuất lên màn
5

R/W

hình)
Chân chọn chế độ đọc/ghi LCD
R/W=0: Vi điều khiển truyền dữ liệu vào LCD

6

E

R/W=1: Vi điều khiển đọc dữ liệu từ LCD
Chân cho phép
E=0: Vô hiệu hóa đọc/ghi
E=1: Cho phép LCD đọc/ghi

7-14

DB0
DB7

E chuyển từ mức 1 về 0: bắt đầu đọc/ghi LCD
-Tám đường của bus dữ liệu dùng để trao đổi thông tin với MPU.
Có 2 chế độ sử dụng 8 đường bus này :
+ Chế độ 8 bit : Dữ liệu được truyền trên cả 8 đường, với bit
MSB là bit DB7.
+ Chế độ 4 bit : Dữ liệu được truyền trên 4 đường từ DB4 tới

DB7, bit MSB là DB7
15-16 A-K
Đèn nền
2.4.2. Module chuyển đổi I2C
Để sử dụng các loại LCD có driver là HD44780 (LCD 1602, LCD 2004)
cần có ít nhất 6 chân của MCU kết nối với các chân RS, EN, D7, D6, D5 và D4
để có thể giao tiếp với LCD. Nhưng với module chuyển giao tiếp LCD sang I2C,
chúng ta chỉ cần hai chân (SDA và SCL) của MCU kết nối với hai chân (SDA và
SCL) của module để có thể hiển thị thông tin lên LCD. Ngoài ra có thể điều
chỉnh được độ tương phản bởi biến trở gắn trên module.
Hình ảnh Module I2C:

14


ĐỒ ÁN 2

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH NHÀ GIỮ XE TỰ ĐỘNG

Bảng thông số:
Kích thước
Trọng lượng
Điện áp hoạt động
Giao tiếp
Jump chốt

41.5 mm x 19 mm x 15.5 mm
5g
2.5V-6V
I2C

Cung cấp đèn cho LCD hoặc ngắt

2.5. GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ SERVO SG90
Servo là một dạng động cơ điện đặc biệt. Không giống như động cơ thông
thường cứ cắm điện vào là quay liên tục, servo chỉ quay khi được điều khiển
(bằng xung PWM) với góc quay nằm trong khoảng bất kì từ 0 ºC - 180 ºC. Mỗi
loại servo có kích thước, khối lượng và cấu tạo khác nhau. Có loại thì nặng chỉ
9g (chủ yếu dùng trên máy bay mô mình), có loại thì sở hữu một momen lực bá
đạo (vài chục Newton/m), hoặc có loại thì khỏe và nhông sắc chắc chắn. Động
cơ Servo SG90 thường được dùng trong các mô hình robot, xe điều khiển,
thuyền và các ứng dụng khác.
Hình ảnh Servo SG90:

15


ĐỒ ÁN 2

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH NHÀ GIỮ XE TỰ ĐỘNG

Bảng thông số:
Khối lượng
Kích thước
Momen xoắn
Tốc độ hoạt động
Điện áp hoạt động
Dóng điện tiêu thụ
Nhiệt độ hoạt động
Chân cấp nguồn
Chân điều khiển

9g
22.2 × 11.8.32 mm
1.8kg/cm
60 ºC trong 0.1 giây
4.8V(~5V)
0 ºC – 55 ºC
Kết nối dây màu đỏ với 5V, dây màu nâu với mass
Kết nối dây màu cam với chân phát xung của vi điều khiển.
Ở chân xung cấp một xung từ 1ms-2ms để điều khiển góc
quay theo ý muốn.

2.6. GIỚI THIỆU MẠCH CHUYỂN USB TO UART CH340
Mạch Chuyển USB to UART CH340 là mạch chuyển tín hiệu cổng USB
từ máy tính sang dạng nối tiếp dùng để nạp cho các mạch arduino như Arduino
pro mini, hoặc dùng để giao tiếp giữa các board vi điều khiển với máy tính.
Hình ảnh mạch chuyển USB to UART CH340:

16


ĐỒ ÁN 2

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH NHÀ GIỮ XE TỰ ĐỘNG

Bảng thông số:
Chuẩn giao tiếp
Tốc độ truyền
Điện áp hoạt động
Dòng điện tiêu thụ

Giao tiếp phần cứng

USB 2.0
từ 2400bps đến115200bps
5V
<10mA
chuẩn nối tiếp full duplex, set transceiver buffer

2.7. GIỚI THIỆU MODULE CẢM BIẾN HỒNG NGOẠI
Cảm biến có khả năng thích nghi với môi trường, có một cặp truyền và nhận
tia hồng ngoại. Tia hồng ngoại phát ra một tần số nhất định, khi phát hiện hướng
truyền có vật cản (mặt phản xạ), phản xạ vào đèn thu hồng ngoại, sau khi so
sánh, đèn màu xanh sẽ sáng lên, đồng thời đầu cho tín hiệu số đầu ra (một tín
hiệu bậc thấp). Độ nhạy sáng của cảm biến được điều chỉnh bằng chiết áp, cảm
biến dễ lắp ráp, dễ sử dụng. Có thể được sử dụng rộng rãi trong robot tránh
chướng ngại vật, xe tránh chướng ngại vật và dò đường....
17


ĐỒ ÁN 2

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH NHÀ GIỮ XE TỰ ĐỘNG

Hình ảnh Module cảm biến hồng ngoại:

Bảng thông số:
Kích thước
Khoảng cách làm việc
IC so sánh
Điện áp hoạt động

Dòng điện tiêu thụ
Góc hoạt động
Chân nguồn
Chân tín hiệu

3.2cm x 1.4cm
2 ~ 5cm
LM393
3.3V - 5V DC
43 mA
35°
VCC, GND
OUT(0 hoặc 1)

2.8. GIỚI THIỆU BUZZER
Mạch còi buzzer được sử dụng để phát ra âm thanh khi kích tín hiệu, ứng
dụng trong các hệ thống báo hiệu, báo trộm…
Hình ảnh Buzzer:

18


ĐỒ ÁN 2

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH NHÀ GIỮ XE TỰ ĐỘNG

Bảng thông số:
Kích thước
Tín hiệu kích
Điện áp hoạt động

Dòng điện tiêu thụ
Tần số cộng hưởng
Biên độ âm thanh
Nhiệt độ hoạt động
Chân nguồn
Chân tín hiệu

32 x 13 mm
TTL mức thấp Low 0VDC
3.3~5VDC
<25mA
2300Hz ± 500Hz
>80 dB
-20 °C đến +70 °C
VCC, GND
I/O

2.9. GIỚI THIỆU CÁC CHUẨN GIAO TIẾP
2.9.1. Chuẩn I2C
I2C sử dụng hai đường truyền tín hiệu:
+ Một đường xung nhịp đồng hồ(SCL) chỉ do Master phát đi (thông thường ở
100kHz và 400kHz. Mức cao nhất là 1Mhz và 3.4MHz).
+ Một đường dữ liệu(SDA) theo 2 hướng.

19


ĐỒ ÁN 2

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH NHÀ GIỮ XE TỰ ĐỘNG

Có rất nhiều thiết bị có thể cùng được kết nối vào một bus I2C, tuy nhiên sẽ
không xảy ra chuyện nhầm lẫn giữa các thiết bị, bởi mỗi thiết bị sẽ được nhận ra
bởỉ một địa chỉ duy nhất với một quan hệ chủ/tớ tồn tại trong suốt thời gian kết
nối. Mỗi thiết bị có thể hoạt động như là thiết bị nhận hoặc truyền dữ liệu hay có
thể vừa truyền vừa nhận. Hoạt động truyền hay nhận còn tùy thuộc vào việc thiết
bị đó là chủ (master) hãy tớ (slave).

Mỗi thiết bị có 1 địa chỉ được cài sẵn hoặc 1 địa chỉ thiết bị duy nhất để thiết
bị chủ (Master) có thể giao tiếp. 2 chân SDA VÀ SCL là 2 chân của giao tiếp
I2C, trong đó chân SCL là chân Clock, có tác dụng đồng bộ hóa việc truyền dữ
liệu giữa các thiết bị, và việc tạo ra xung clock đó là do thiết bị chủ (Master).
Chân còn lại là chân SDA là chân truyền dữ liệu (DATA), 2 chân này luôn hoạt
động ở chế độ mở, vì vậy để sử dụng được cần phải có trở kéo. Giá trị các điện
trở là từ 1k8 đến 47k, thường dùng 1k8, 4k7, 10k. Mỗi 1 thiết bị sẽ có 1 địa chỉ
riêng để thiết bị chủ có thể truy cập để lấy dữ liệu
2.9.2. Chuẩn SPI
Được gọi là chuẩn truyền thông “4 dây” vì có 4 đường giao tiếp trong chuẩn
này đó là SCK (Serial Clock), MISO (Master Input Slave Output), MOSI
(Master Ouput Slave Input) và SS (Slave Select). Việc giao tiếp SPI giữa một
chip Master và 1 chip Slave thông qua 4 đường:

20


ĐỒ ÁN 2

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH NHÀ GIỮ XE TỰ ĐỘNG

+ SCK: Xung giữ nhịp cho giao tiếp SPI, vì SPI là chuẩn truyền đồng bộ nên cần

1 đường giữ nhịp, mỗi nhịp trên chân SCK báo 1 bit dữ liệu đến hoặc đi. Xung
nhịp chỉ được tạo ra bởi chip Master.
+ MISO– Master Input / Slave Output: nếu là chip Master thì đây là đường Input
còn nếu là chip Slave thì MISO lại là Output. MISO của Master và các Slaves
được nối trực tiếp với nhau.
+ MOSI – Master Output / Slave Input: nếu là chip Master thì đây là đường
Output còn nếu là chip Slave thì MOSI là Input. MOSI của Master và các Slaves
được nối trực tiếp với nhau.
+ SS – Slave Select: SS là đường chọn Slave cần giap tiếp, trên các chip Slave
đường SS sẽ ở mức cao khi không làm việc. Nếu chip Master kéo đường SS của
một Slave nào đó xuống mức thấp thì việc giao tiếp sẽ xảy ra giữa Master và
Slave đó. Chỉ có 1 đường SS trên mỗi Slave nhưng có thể có nhiều đường điều
khiển SS trên Master, tùy thuộc vào thiết kế của người dùng.
Đối với Arduino Promini các chân giao tiếp SPI Lần lượt là SS-10; MOSI-11;
MISO-12; SCK-13.
Có thể kiểm soát 1 hoặc nhiều thiết bị sử dụng SPI. Ví dụ dưới đây là 1 thiết bị

Dữ liệu được truyền qua lại dữa 2 đường MISO và MOSI. Điều này chỉ thực
hiện được khi Dòng SS được thiết lập ở mức thấp LOW. Nói cách khác, để giao
tiếp với một thiết bị SPI chúng ta cần thiết lập các dòng SS với thiết bị ở mức

21


ĐỒ ÁN 2

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH NHÀ GIỮ XE TỰ ĐỘNG

thấp LOW, sau đó giao tiếp với nó, sau đó thiết lập các dòng SS trở lại mức cao
HIGH.

2.10. GIỚI THIỆU PHẦN MỀM ARDUINO IDE
Thiết kế bo mạch nhỏ gọn, trang bị nhiều tính năng thông dụng mang lại
nhiều lợi thế cho Arduino, tuy nhiên sức mạnh thực sự của Arduino nằm ở phần
mềm. Arduino IDE là phần mềm dùng để lập trình cho Arduino. Môi trường lập
trình đơn giản dễ sử dụng, dễ hiểu và dựa trên nền tảng C/C++. Arduino IDE có
thể chạy trên 3 nền tảng phổ biến nhất hiện nay là Windows, Macintosh osx và
Linux. Do có tính chất nguồn mở nên môi trường này lập trình hoàn toàn miễn
phí.

1: Biên dịch và kiểm tra lỗi lập trình.
22