Luận Văn Thiết kế và thi công mô hình hệ thống và quản lí trang trại heo

TR
B

NGă HăSPKTăTP.ăH CHÍ MINH

C NG HÒA XÃ H I CH NGH A VI T NAM

KHOA I N- I N T
MÔN I N T CÔNG NGHI P ậ Y SINH

NHI M V

C L P - T DO - H NH PHÚC
----o0o---Tp. HCM, ngày 10 thángă07ăn mă2018

ÁN T T NGHI P

H tên sinh viên:

Nguy n Ng c Th ch
MSSV: 14141292
oƠnăQu c Duy t
MSSV: 14141045
Chuyên ngành: Công ngh k thu tăđi n - đi n t truy n thông Mã ngành: 41
H đƠoăt o:
i h c chính quy
Mã h : 1
Khóa:
2014
L p: 14141DT1C
14141DT1B

I.ăTểNă

TÀI: THI T K VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH H
LÝ TRANG TR I HEO.

TH NG VÀ QU N

II. NHI M V
N i dung th c hi n:
 N iă dungă 1:ă Tìmă hi uă vƠă nghiên c uă giaoă ti pă Module ESP 8266-12ă v iă
Arduino Mega 2560.
 N iădungă2:ăL uăthôngătinătrênăth ăTagăc aăModuleăRFID,ăthi tăl păgiaoădi năC#ă
trên Visual Studio.
 N iădungă3:ă i uăkhi năcácăthi tăb ătheoăc măbi năvƠăth iăgianăth c.
 N iădungă4:ăThi tăk ăvƠăl pătrìnhă ngăd ngătrênăh ăđi uăhƠnhăAndroidăvƠăg iăcácă
ho tăđ ngălênăwebăFireBase.
 N iădungă5:ăThi tăk ăvƠăthiăcôngăm chăđi uăkhi n.
 N iădungă6:ăThi tăk ămôăhìnhăs năph m.
 N iădungă7:ă ánhăgiáăk tăqu ăth căhi n.
III. NGÀY GIAO NHI M V :

02/04/2018

IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHI M V : 10/07/2018
V. H VÀ TÊN CÁN B H

CÁN B H

NG D N

NG D N:

ThS. Nguy năTr

BM.ă I N T

ng Duy

CÔNG NGHI P ậ Y SINH

ii


TR
B

NGă HăSPKTăTP.ăH CHÍ MINH

C NG HÒA XÃ H I CH NGH A VI T NAM

KHOA I N- I N T
MÔN I N T CÔNG NGHI P ậ Y SINH

L CH TRÌNH TH C HI N
H
L
H
L

tên sinh viên 1: Nguy n Ng c Th ch

p:14141DT1C
tên sinh viên 2: oƠnăQu c Duy t
p: 14141DT1B

C L P - T DO - H NH PHÚC
----o0o---Tp. HCM, ngày 10 thángă07ăn mă2018

ÁN T T NGHI P
MSSV: 14141292
MSSV: 14141045

Tênăđ tài: Thi t K Và Thi Công Mô Hình H Th ng Và Qu n Lý Trang Tr i
Heo.
Tu n/ngày
Tu n 1 (0208/04/2018)
Tu n 2 (0915/04/2018)
Tu n 3 (1622/04/2018)
Tu n 4 (23/4 - 29
/04/2018)
Tu n 5,6
(30/4 13/05/2018)
Tu n 7,8,9,10
(14/5 10/06/2018)
Tu n 11,12 (11 24/06/2018)
Tu n 13 (25/6 1/07/2018)
10/07/2018

Xác nh n
GVHD

N i dung
Nh năđ án , tìm hi uăđ tài
Ch n và tìm hi uăđ tài.
Tìm hi u và nghiên c u giao ti p Module ESP
8266-12 v i Arduino Mega 2560.
L uăthôngătinătrênăth Tag c a Module RFID, thi t
l p giao di n C# trên Visual Studio.
i u khi n các thi t b theo c m bi n và th i gian
th c.
Thi t k và l p trình ng d ng trên h đi u hành
Android và g i các ho tăđ ng lên web FireBase.
Tìm hi u thi t k mô hình s n ph m.
Vi t báo cáo, ki m ra các ph n c ng
Hoàn thành nhi m v đ án

GVăH
NG D N
(Ký và ghi rõ h và tên)
iii


L I CAM
tài này là do chúng tôi t th c hi n d
Tr
tr

OAN
is h

ng d n c a th y ThS. Nguy n

ng Duy, d a vào m t s tài li u và không sao chép t tài li uăhayăcôngătrìnhăđƣăcóă
căđó.ăN u có b t k s gian l n nào chúng tôi xin ch u trách nhi m v n iădungăđ

án c a mình.
Ng

iăth căhi n

Nguy n Ng c Th chăăă oƠnăQu c Duy t

iv


L IC M

N


Chúng em xin chân thành c mă nă quỦă th y,ă côă Tr

ngă

i H că S ă Ph m K

Thu tăTP.HCMăđƣăt n tình d y d chúng em trong su t nh ngăn măqua.ăTrongăđóăph i
k đ n quý th yă côă trongă khoaă i n ậ

i n T đƣă truy nă đ t nh ng ki n th c, kinh

nghi m cùng v i s đamămêăc aămìnhănh ăđ t lên nh ng ng n l aăđamămêăkhámăpháă
trong m i chúng em và r i t nh ng ki n th c,ăđamămêăđóăchúngăemăk t l i thành m t
đ án cu iăcùng,ăđ án t t nghi p do chính tay mình t oăra,ănóănh ăm tăbƠnăđ păđ u
tiênăđ b

c vào nh ng cánh c a l năh n.

c bi t, Chúng em xin c mă nă sâu s c th y Nguy nă Tr

ng Duy đƣă t n tình

giúpăđ chúng em trong quá trình l a ch năđ tài và h tr chúng em trong quá trình
th c hi năđ tài. Trong quá trình th c hi năđ ánăc ngăx y ra nhi uăkhóăkh n,ăthi u sót
nh ngăđ

c s đônăđ c và góp ý c a th yăchúngăemăđƣăg tăháiăđ

c nhi u ki n th c và

kinh nghi m. M t l n n a chúng em xin c mă n th y.

Sinh viên th c hi năđ án
Nguy n Ng c Th chăăă oƠnăQu c Duy t

v


M CL C
NHI M V

ÁN T T NGHI P ............................................................................ ii

L CH TRÌNH TH C HI N

ÁN T T NGHI P ............................................... iii

L I CAM OAN ......................................................................................................... iv
L IC M

N ................................................................................................................ v

M C L C ..................................................................................................................... vi
LI T KÊ HÌNH V .................................................................................................... vii
LI T KÊ B NG ......................................................................................................... viii
TÓM T T ..................................................................................................................... ix
CH

NG 1: T NG QUAN......................................................................................... 1

1.1ă

T V Nă

........................................................................................................ 1

1.2 M C TIÊU C Aă

TÀI ...................................................................................... 1

1.3 N I DUNG TH C HI N ...................................................................................... 2

1.4 GI I H N C Aă
1.5 B C Că
CH

NG 2: C

TÀI ....................................................................................... 2

ÁN .................................................................................................... 2
S

LÝ THUY T ............................................................................ 4

2.1 QUY TRÌNH HO Tă

NG C A H TH NG ................................................... 4

2.2 GI I THI U PH N C NG .................................................................................. 4
2.2.1 T NG QUAN ARDUINO MEGA 2560 ......................................................... 4
2.2.2 GI I THI U LCD 20x4................................................................................... 5
2.2.3 GI I THI U MODULE RFID MFRC522 ...................................................... 7
2.2.4 T NG QUAN MODULE ESP8266 ................................................................ 9
2.2.5 GI I THI U MODULE L298 ....................................................................... 11
2.2.6 C M BI NăM A.ă[7] ................................................................................... 14
2.2.7 C M BI N NHI Tă

-

M. [7] .......................................................... 15

2.2.8 C M BI Nă OăTH I GIAN. [7] ................................................................. 16
2.2.9 C M BI N SIÊU ÂM. [7]............................................................................. 17

vi


2.2.10 GI I THI U FIREBASE. [8] ...................................................................... 18
2.2.11 GI I THI UăMODULEăRELAYă(R -LE)................................................. 19
2.3 GI I THI U CÁC CHU N GIAO TH C: ........................................................ 21

CH

2.3.1ăS ăL

C V GIAO TI P USART:[10] ...................................................... 21

2.3.2ăS ăL

C V CHU N SPI: ......................................................................... 23

2.3.3ăS ăL

C V CHU N I2C:[7] .................................................................... 26

NG 3. TệNH TOÁN VẨ THI T K ............................................................. 27

3.1 GI I THI U ......................................................................................................... 27
3.2 TÍNH TOÁN VÀ THI T K H TH NG.......................................................... 27
3.2.1 THI T K S ă

KH I H TH NG. ........................................................ 27

3.2.2 TÍNH TOÁN VÀ THI T K M CH............................................................ 30
3.2.3ăS ă
CH

NGUYÊN LÝ C A TOÀN M CH ................................................. 37

NG 4. THI CÔNG H TH NG .................................................................... 38

4.1 THI CÔNG H TH NG: ..................................................................................... 38
4.2ăL Uă
4.2.1 L Uă

GI I THU T. ...................................................................................... 40
GI I THU T ARDUINO MEGA 2560. ...................................... 40

4.2.2 GI I THI U V ARDUINO IDE ................................................................. 50
4.2.3ăL Uă

GI I THU T C A ESP. .............................................................. 52

4.2.4 L P TRÌNH C# TRÊN PH N M M VISUAL STUDIO. ........................... 53
4.2.5ăCH
CH

NGăTRÌNHăTRểNăANDROIDăSTUDIO. .......................................... 56

NG 5: K T QU , NH N XÉT, ÁNH GIÁ ............................................... 64

5.1ăS NăPH MăSAUăKHIăHOẨNăTHẨNH: ............................................................ 64
5.1.1ăS NăPH M: .................................................................................................. 64
5.1.2ăKI NăTH CăCịă

CăTRONGăTHI TăK ăS NăPH M: ....................... 64

5.2 K T QU CH Y H TH NG: .......................................................................... 65
5.2.1 QUÁ TRÌNH CH Y

NG D NGăTRểNă I N THO I:........................... 65

5.2.2 QUÁ TRÌNH V N HÀNH TRÊN PH N C NG H TH NG: ................. 66
5.2.3ăQUÁăTRÌNHăV NăHẨNHăTRểNăPH NăM MăVISUALăSTUDIO: ......... 67
CH

NG 6: K T LU N VẨ H

NG PHÁT TRI N ......................................... 69
vi


6.1 K T LU N........................................................................................................... 69
6.2ăH

NG PHÁT TRI N ....................................................................................... 69

TÀI LI U THAM KH O .......................................................................................... 70
PH L C ..................................................................................................................... 71
CH

NGăTRÌNHă I U KHI N ANDROID STUDIO........................................... 71

CH

NGăTRÌNHă I U KHI N VISUAL STUDIO .............................................. 78

CH

NGăTRÌNHă I U KHI N ESP8266 .............................................................. 83

CH

NGăTRÌNHă I U KHI N ARDUINO .......................................................... 89

vi


LI T KÊ HÌNH V
Hình 2-1: Board Arduino Mega 2560. ............................................................................. 4
Hình 2-2: Màn hình LCD 20x4. ....................................................................................... 6
Hình 2-3: Module RFID. .................................................................................................. 7
Hình 2-4:ăS ăđ chân RFID. ............................................................................................ 7
Hình 2-5: Thông s th Tag. ............................................................................................ 9
Hình 2-6: Module NodeMCU 8266. .............................................................................. 10
Hình 2-7:ăS ăđ chơnăvƠăs ăđ k t n i. .......................................................................... 11
Hình 2-8: Module L298. ................................................................................................ 12
Hình 2-9:ăS ăđ chân Module L298. ............................................................................. 12
Hình 2-10:ă ngăc ăDC. ................................................................................................ 13
Hình 2- 11: Nút nh n hành trình. ................................................................................... 14
Hình 2- 12: Nút nh n 4 chân. ......................................................................................... 14

Hình 2- 13: C m bi năm a. ............................................................................................ 14
Hình 2-14: C m bi n DHT11. ........................................................................................ 15
Hình 2-15:ăS ăđ chân Realtime. ................................................................................... 16
Hình 2-16: Module Realtime. ........................................................................................ 17
Hình 2-17:ăS ăđ nguyên lý Realtime. ........................................................................... 17
Hình 2- 18: C m bi n siêu âm........................................................................................ 18
Hình 2- 19: Giao di n FireBase. .................................................................................... 19
Hình 2-20: Module Relay M c Cao............................................................................... 20
Hình 2- 21: Module Relay m c th p.............................................................................. 20
Hình 2-22: Khung truy n UART. .................................................................................. 22
Hình 2-23:ăS ăđ truy n SPI gi a 2 thi t b . .................................................................. 23
Hình 2-24: Truy n SPI nhi u thi t b . ............................................................................ 24
Hình 2-25: Ch đ c ăb n c a SPI. ................................................................................ 25
Hình 2-26: Truy n g i d li u song công. ..................................................................... 25
Hình 2-27:ăS ăđ truy n I2C. ......................................................................................... 26
Hình 3-1:ăS ăđ kh i. ..................................................................................................... 28
Hình 3-2:ăS ăđ nguyên lý nhi tăđ . .............................................................................. 33
Hình 3-3: C m bi n siêu âm........................................................................................... 33
Hình 3-4:ăS ăđ nguyên lý Realtime. ............................................................................. 34
Hình 3-5:ăS ăđ nguyên lý LCD 20x4. .......................................................................... 35
Hình 3-6:ăS ăđ nguyên lý Relay. .................................................................................. 35
Hình 3-7:ăS ăđ nguyên lý L298. ................................................................................... 36
vii


Hình 3-8:ăS ăđ nguyên lý RFID. .................................................................................. 36
Hình 3-9:ăS ăđ nguyên lý toàn m ch. .......................................................................... 37
Hình 4-1:ăS ăđ b trí linh ki n m t trên. ...................................................................... 39
Hình 4-2:ăS ăđ b trí linh ki n l păd i. ...................................................................... 40
Hình 4-3:ăL uăđ chính. ................................................................................................. 41

Hình 4-4:ăL uăđ đi u khi nămáyăb m. ......................................................................... 42
Hình 4-5:ăL uăđ t m cho heo. ...................................................................................... 43
Hình 4-6:ăL uăđ đi u khi n b t qu t. ........................................................................... 44
Hình 4-7:ăL uăđ ho tăđ ng d n v sinh. ...................................................................... 45
Hình 4-8:ăL uăđ đi u khi n b tăđèn. ............................................................................ 46
Hình 4-9:ăL uăđ đi u khi n mái hiên. ......................................................................... 47
Hình 4-10:ăL uăđ đi u khi năchoă n. ........................................................................... 48
Hình 4-11:ăL uăđ cho u ng. ......................................................................................... 49
Hình 4-12:ăL uăđ g i thông tin gi a ESP và Arduino. ................................................ 50
Hình 4-13: Giao di n ph n m m Arduino. .................................................................... 50
Hình 4-14:ăCƠiăđ tăArduinoăb c 2. .............................................................................. 51
Hình 4-15:ăCƠiăđ tăArduinoăb c 3. .............................................................................. 52
Hình 4-16:ăCƠiăđ tăArduinoăb c 5. .............................................................................. 52
Hình 4-17:ăL uăăđ ho tăđ ng c a ESP. ........................................................................ 53
Hình 4-18: Giao di n ph n m m Visual Studio. ............................................................ 54
Hình 4-19: T i và ch y file.exe ...................................................................................... 55
Hình 4-20:ăCƠiăđ t Visual Studio. .................................................................................. 55
Hình 4- 21:ăCƠiăđ tăVisualăStudioăb c 3. ..................................................................... 56
Hình 4-22:ăCƠiăđ tăAndroidăStudioăb c 1. ................................................................... 57
Hình 4-23:ăCƠiăđ tăAndroidăStudioăb c 2. ................................................................... 57
Hình 4-24:ăCƠiăđ tăVisualăStudioăb c 3. ...................................................................... 58
Hình 4-25:ăCƠiăđ tăAndroidăStudioăb c 4. ................................................................... 58
Hình 4-26:ăCƠiăđ tăVisualăStudioăb c5 . ...................................................................... 59
Hình 4-27: T o project m it rong Android. ................................................................... 59
Hình 4-28: T o project m i trong Android. ................................................................... 60
Hình 4-29: Ch n màn hình. ............................................................................................ 61
Hình 4-30: Ch n phiên b n Android.............................................................................. 61
Hình 4-31:ă t tên cho màn hình. .................................................................................. 62
Hình 4-32: Ch n thi t b đ n păch ngătrình. .............................................................. 62
Hình 5-1: S n ph m thi công. ........................................................................................ 64

Hình 5-2: Giao di n App Chính. .................................................................................... 65
Hình 5-3: Giao di n web FireBase. ................................................................................ 66
vii


Hình 5-4: B ngăđi u khi n ho tăđ ng. ........................................................................... 67
Hình 5-5: Màn hình LCD 20x4 hi n th . ........................................................................ 67
Hình 5-6: B ng làm vi c khi n t n i Arduino. ............................................................... 68

vii


LI T KÊ B NG
B ng 2-1: Ch căn ngăc a các chân màn hình LCD 20x4 ................................................ 6
B ng 2-2: B ng t n s ho tăđ ng. .................................................................................... 8
B ng 4-1: Danh sách linh ki n. ...................................................................................... 38

viii


TÓM T T
Ngày nay công ngh tr nên hi năđ i,ăxuăh

ng m i th đi u s đ

c k t n i và

đi u khi n thông qua m ng không dây wifi (Wireless Fidelity) và đi u khi n các thi t
b theo t đ ng hóa. V iă Ủă t

ng gi i quy t nh ng b t c p c aă đi u khi n t đ ng,

nhómăchúngăemăxinăđ aăraăđ tài: Thi t K Và Thi Công Mô Hình H Th ng Và Qu n
Lý Trang Tr i Heo.
H th ng có kh n ng g i nh năthôngătin,ăl uăthôngătin vào th Tag RFID, nh n
l nh t đi n tho i, c m bi n và th iăgianăđ đi u khi n các thi t b trong mô hình trang
tr iăheoănh ăđèn,ăqu t, d n v sinh, t m cho heo,ăchoă n và có th giám sát các ho t
đ ng trên web FireBase.
V iăđ tài này, nhóm hi v ng s lƠmăc ăs nghiên c u cho các nhóm sau có th
m r ng, phát tri n n a. N uăđ

că đi u ch nh t t,ăỦăt

ng này k t h p v i mô hình

trang tr i heo th c t v i quy mô l n s tr thành m t h th ng l năđápă ng nhu c u
đi u khi n, qu n lý t t c các thi t b trong trang tr i heo m t cách hi năđ i, nâng cao
đ i s ng ti n ích trongăch nănuôi.

ix


CH

NGă1.ăT NG QUAN

CH
1.1

NG 1: T NG QUAN

TV N

NgƠyănay,ăxƣăh iăngƠyăcƠngăphátătri năm nhăm ,ăk ăthu tăngƠyăcƠngăhi năđ iănênă
nhuăc uăv ătraoăđ iăthôngătinăgi iătrí,ănhuăc uăv ăđi uăkhi năcác thi tăb ăt ăxaăngƠyăcƠngă
cao. VƠănh ngăh ăth ngădơyăcápăph căt păl i khôngăth ăđápă ngănhuăc uănƠy.ăVìăv yă
côngăngh ăkhôngădơyăđƣăraăđ iăvƠăphátătri năm nhăm ,ăt oăr tănhi uăthu năl iăchoăconă
ng iătrongăđ iăs ngăh ngăngày.
Hi n nay,ăvi căđ aămáyămóc,ăcôngăngh ăhi năđ iăvƠoăs năsu tănôngănghi pătrênă
th ăgi iăr tăph ăbi n,ăđ tăbi tălƠăcác n căphátătri năTuyănhiên,ăsoăv iăth ăgi iăngƠnhă
nôngănghi păn cătaăcònăkháăl căh u,ătrongăđóăcóăch nănuôi,ămôăhìnhăs năxu tănh ăl ,ăít
ngă d ngă khoaă h c,ă côngă ngh ă hi nă đ iă vƠoă s nă xu t,ă d nă đ nă n ngă su tă th p,ă ch tă
l ngă kém.ă Chínhă vìă v y,ă nh mă gópă ph nă đ aă côngă ngh ă k ă thu tă ápă d ngă vƠoă ch nă
nuôiătrongăn cănhi uăh n,ă ngăd ngăđ căth căt ăh nănênănhómăđƣăquy tăđ nhălƠmăđ ă
tƠi:ă THI Tă K ă VẨă THIă CỌNGă MỌă HÌNHă H ă TH NGă VẨă QU Nă Lụ TRANG
TR IăHEO.
ănh ngăđ ătƠiătr
k tăh păđ

căch ăd ngăl iă ăvi căqu nălíăv tănuôiănh ăvƠoăRFIDămƠăch aă

căvi căqu nălíăvƠăch nănuôi.ă

iăv iăđ ătƠiănƠy,ănhómăs ăk tăh păgi aăqu nă

líăvƠăch nănuôi,ăđ ngăth iăs ăd ngăđi nătho iăđ ăqu nălíăt ăxa,ăt ăđóăcóăth ăx ălỦ các
tr cătr c,ăs ăc .

1.2 M C TIÊU C A
Thi tăk ,ăthiăcôngăđ

TÀI
cămôăhìnhăqu nălíătrangătr iănuôiăheoăg măcácăm cătiêuăc ă

th :
 Thi tăk ,ăthiăcôngăđ
 Vi tăđ

căph năc ngăc aăm chăđi uăkhi n.

căph năm măđi uăkhi năarduinoămegaă2560,ăđi uăkhi năh ăth ngăchoă

n,ă u ngă t ă đ ng,ă đi uă khi nă đ că h ă th ngă t m,ă d nă v ă sinhă t ă đ ng,ă đi uă
khi năđ căh ăth ngălƠmămátăt ăđ ngăchoăheo,ămáiăcheăchoăchu ngătr i.
 Vi tă đ
tho i.

că ph nă m mă giaoă ti pă gi aă arduinoă megaă 2560ă vƠă máy tính,ă đi nă

 Vi tăđ

căph năm măC#ăqu nălíăthôngătinăc aăheo.

 Vi tăđ

că ngăd ngăandroidănh năthôngătinăvƠăc nhăbáoăc aătrangătr iăheo.
1

B MỌNă I N T

CÔNG NGHI P Y SINH

CH

NGă1.ăT NG QUAN

1.3 N I DUNG TH C HI N
 N iădungă1:ăGiaoăti păModule ESP-12ă8266ăv iăArduino Mega 2560.
 N iădungă2:ăL uăthôngătinătrênăth ăTagăc aăModuleăRFID,ăthi tăl păgiaoădi nă
C# trên Visual Studio.
 N iădungă3:ă i uăkhi năcácăthi tăb ătheoăc măbi năvƠăth iăgianăth c.
 N iădungă4:ăThi tăk ăvƠăl pătrìnhă ngăd ngătrênăAndroid StudioăvƠăđi uăkhi nă
thi tăb ăquaăđi nătho i.
 N iădungă5: Hi năth ăthôngătinătrênăwebăFireBase.
 N iădungă6:ăThi tăk ămôăhìnhăs năph m.
 N iădungă7:ă ánhăgiáăk tăqu ăth căhi n.

1.4 GI I H N C A

TÀI

 S ăd ngăviăđi uăkhi năarduinoămegaă2560ăđ ăđi uăkhi n.
 Ch ăthi tăk ămôăhìnhăgiámăsátănh ătrongătrangătr iănuôiăheo.
 Ch ăs ăd ngăđ ngăc ăDCăđ ăđi uăkhi nămáiăche,ăđ ămôăph ngămôăhìnhătrangă
tr i.
 Ch ăs ăd ngăđ ngăc ăb c,ăđôngăc ăDCăđ ăđi uăkhi năh ăth ngăchoă n,ău ngăt ă
đ ngăphùăh pămôăhìnhănh .
 Ch ăcóăth giámăsátătrangătr iăb ngăth iăgianăth c, đi nătho iăthôngăquaăph n
m măAndroidăStudio.
 Ch ăs ăd ngăđi uăkhi năcácăh ăth ngăchoă n,ău ng,ăd năv ăsinh,ăt măr a,ălƠmă

mátăvƠămáiăcheăm tăcáchăt ăđ ngăchoătrangătr iăquyămôănh ,ăs ăl ngă5ăcon.

1.5 B

C C

ÁN

 Ch

ng 1: T ngăQuan.

 Ch

ng 2: C ăS ăLỦăThuy t.

 Ch

ng 3: TínhăToánăVƠăThi tăK ăH ăTh ng.

 Ch

ng 4: ThiăCôngăH ăTh ng.

 Ch

ng 5: K tăQu ,ăNh năXét,ă ánhăGiá.ă

 Ch

ng 6: K tăLu năvƠăH

Ch

ngăPhátăTri n.

ng 1: T ng Quan.

2
B MỌNă I N T

CÔNG NGHI P Y SINH


CH

NGă1.ăT NG QUAN
Ch

ngănƠyătrìnhăbƠyăv năđ d n nh p, lý do ch năđ tài, m c tiêu, n i dung

nghiên c u, các gi i h n và b c căđ án.
Ch

ng 2: C S Lý Thuy t.

Gi i thi u các linh ki n, thi t b s d ng thi t k h th ng, các chu n truy n,
giao th c.
Ch

ng 3: Tính Toán VƠ Thi t K H Th ng.

Tính toán thi t k ,ăđ aăraăs ăđ nguyên lí c a h th ng.
Ch

ng 4: Thi t K H Th ng.

Thi t k h th ng,ăl uăđ ,ăđ aăraăgi i thu tăvƠăch
Ch

ngătrình.

ng 5: K t Qu , Nh n Xét, ánh Giá.

aăraăk t qu đ tăđ c sau m t th i gian nghiên c u, m t s hình nh c a h
th ng,ăđ aăraănh ng nh năxét,ăđánhăgiáătoƠnăb h th ng.
Ch

ng 6: K t Lu n vƠ H

ng Phát Tri n.

Trình bày nh ng k t lu n v h th ng nh ng ph n làm r iăvƠăch aălƠm,ăđ ng
th i n uăraăh ng phát tri n cho h th ng.

3
B MỌNă I N T

CÔNG NGHI P Y SINH

CH

NGă2.ăC ăS LÝ THUY T

CH

NG 2: C

2.1 QUY TRÌNH HO T

S

LÝ THUY T
NG C A H

TH NG

M chăđ căđi u khi n b iăModuleăArduinoăMegaă2560ăđóngăvaiătròăđi u khi n
trungă tơm,ă Arduinoă đi u khi n ti p nh n giao ti p v iă cácă moduleă khácă trongă đ tài
nh :ăModule RFID MFRC522, WifiEsp V1, C m bi năm a,ăC m bi n siêu âm, C m
bi n cân n ng,ăModuleăL298,ă ngăc ăDC,ăLCDă20x4,ăC m bi n nhi tăđ . S k t h p
c a các thi t b s t o nên m t h th ng qu n lý heo m t cách t t nh t, hi năđ iăh n.

2.2 GI I THI U PH N C NG
2.2.1 T NG QUAN ARDUINO MEGA 2560
a. Gi i thi u Board Arduino Mega. [7]
Arduino Mega2560ă lƠă m tă viă đi uă khi nă b ngă cáchă s ă d ngă ATmega2560.
ArduinoăMega2560ăkhácăv iăt tăc ăcácăviăx ălỦătr căgi ăvìăkhôngăs ăd ngăFTDIăchipă
đi uăkhi năchuy nătínăhi uăt ăUSBăđ ăx ălỦ. ThayăvƠoăđó,ănóăs ăd ngăATmega16U2ă

l pătrìnhănh ălƠăm tăcôngăc ăchuy năđ iătínăhi uăt ăUSB.ăNgoƠiăra,ăArduinoăMega2560ă
c ăb năv năgi ngăArduinoăUnoăR3,ăch ăkhácăs ăl

ngăchơnăvƠănhi uătínhăn ngăm nhă

m ăh n,ănênăcácăb năv năcóăth ăl pătrìnhăchoăconăviăđi uăkhi nănƠyăb ngăch
l pătrìnhăchoăArduinoăUnoăR3.

ngătrìnhă

Hình 2-1: Board Arduino Mega 2560.

b. Thông s k thu t:
4
B MỌNă I N T

CÔNG NGHI P Y SINH


CH

NGă2.ăC ăS LÝ THUY T
 Viăđi uăkhi năchính:ăATmega2560.
 ICăn păvƠăgiaoăti păUART:ăATmega16U2.


Ngu nă nuôiă m ch:ă 5VDCă t ă c ng USBă ho că ngu nă ngoƠiă c mă t ă gi că trònă
DC (khuyên dùng 7-9VDCăđ ăđ măb oăm chăho tăđ ngăt t. N uăb năc mă12Vă
thì IC. năápăr tăd ăch tăvƠăgơyăh ăh ngăm ch).

 S ăchơnăDigital : 54 (có 15 chân PWM).
 S ăchơnăAnalog:ă16.
 Giaoăti păUART:ă4ăb ăUART.
 Giaoăti păSPI:ă1ăb ă(chơnă50ăđ nă53)ădùngăv iăth ăvi năSPIăc aăArduino.
 Giaoăti păI2C:ă1ăb .
 Ng tăngoƠi:ă6ăchơn.
 B ănh ăFlash:ă256ăKB,ă8KBăs ăd ngăchoăBootloader.
 SRAM: 8 KB.
 EEPROM: 4 KB.
 Xung clock: 16 MHz.

2.2.2 GI I THI U LCD 20x4
a. Gi i thi u v màn hình LCD 20x4. [4]
ăcácăph năgiaoăti păv iăledă7ăđo năcóăh năch ăvìăch ăhi năth ăđ

căcácăs ăt ă0ă

đ nă9ăho căs ăhexăt ă0ăđ năFăậ khôngăth ănƠoăhi năth ăđ căcácăthôngătinăkíăt ăkhácă
nh ngăchúngăs ăđ căhi năth ăđ yăđ ătrênăLCDăcóăr tănhi uăd ngăphơnăbi tătheoăkíchă
th căt ăvƠiăkíăt ăđ năhƠngăch căkíăt ăt ă1ăhƠngăđ năvƠiăch căhƠngăvìăv yăđ ăchoăthu nă
ti năchoăvi căhi năth ănênăchúngătaăs ăd ngăLCD.ă ăđơyăchúngătaăs ăd ngăLCDă20x4ă
cóăngh aălƠăcóă4ăhƠng,ăm iăhƠngăcóă20ăkíăt . MƠnăhìnhăLCDă20x4ăs ăd ngăICăDriveră
HD44780. H ătr ăgiaoăti păd ăli uă4bitsăvƠă8bităcóăkh ăn ngăhi năth ă4ădòngăm iădòngă
20ăkỦăt ămƠnăhìnhăcóăđ ăb năcaoămƠnăhìnhăLCDă20x4ăbaoăg măb ăđi uăkhi năvƠăcácă
vùngănh .
b. C u t o màn hình LCD 20x4
căc uăt oăg mă14ăchơn:ăCácăchơnăc păngu năChơnăs ă1ălƠăchơnăn iămass(0V),
chơnăth ă2ălƠăchơnăVDDăn iăv iăngu nă5V.ăChơnăth ă3ăth ngăđ căn iăv iăcontrastă
th ngăn iăv iăbi nătr . Cácăchơnăđi uăkhi năchơnăs ă4ălƠăchơnăRSădùngăđ ăđi uăkhi nă
l aăch năthanhăghiăChơnăRWădùngăđ ăquáătrìnhăđ căvƠăghi Chân E là chân cho phép

5
B MỌNă I N T

CÔNG NGHI P Y SINH


CH

NGă2.ăC ăS LÝ THUY T

các chân d ăli uăD7-D0:ăChơnăs ă7ăđ năchơnăs ă14ălƠă8ăchơnădùngăđ ătraoăđ iăgi aăthi tă
b và LCD.

Hình 2-2: Màn hình LCD 20x4.

c. Ch c n ng vƠ thông s ho t đ ng c a LCD 20x4
B ng 2-1: Ch c n ng c a các chân màn hình LCD 20x4

STT

TÊN
CHÂN

C U
HÌNH

CH CăN NG

1

VSS

Power

GND

2

VDD

Power

+5V

3

VO

analog

Contrast Control

4

RS

Input

RS=0 ch n thanh ghi l nh
RS=1ch n thanh ghi gi li u

5

RW

Input

RW=0 thanh ghi vi t
RW=1ăthanhăghiăđ c

6

E

7

D0

8

D1

9

D2

10

D3

Input

Cho phép

Chân truy n d li u
I/0

6
B MỌNă I N T

CÔNG NGHI P Y SINH


CH

NGă2.ăC ăS LÝ THUY T
11

D4

12

D5

13

D6

14

D7

Các thông s ho t đ ng vƠ gi i h n:
- Cóă3ăvùngănh ăn iăb :ăB ănh ăDDRAMăB ănh ăphátăkỦăt ăROM- CGROMăb ă
nh ăphátăkỦăt ăRAM-CGRAM
- Kh ăn ngăhi năth ă20ăkỦăt ăm iăhƠngăg mă4ădòng.
- Giaoăti pă4bitsăho că8bits.

2.2.3 GI I THI U MODULE RFID MFRC522
a. T ng quan v Module MFRC522 [7]
Module RFID MFRC522 v i m c giá r và thi t k nh g n module này là s l a
ch nă hƠngă đ u cho các ng d ng v đ c ghi th RFID.Moduleă MFRC522ă đ c s
d ngătrongăđ án v i m căđíchăki măsoátăđóngăm c a b ng giao th c gi a th Tag và
Moduleă MFRC522,ă đ

c k t n i i Arduino UNO. Th Tag giao ti p v i Module

MFRC522ăđ c ch p nh n (là th đúng),ăModuleăs chuy n thông tin sang Arduino x
lý th c hi n tác v yêu c uă đƣă l p trình s n ( đơyă lƠă đóngă m c a).
uă đ c
MFRC522 s d ng IC MFRC522 c aăPhilipădùngăđ đ c và ghi d li u cho th NFC
t n s 13.56 MHZ.

Hình 2-3: Module RFID.

7
B MỌNă I N T

CÔNG NGHI P Y SINH

Hình 2-4: S đ chân RFID.


CH

NGă2.ăC ăS LÝ THUY T

b. Ch c n ng chơn vƠ thông s k thu t
T n s ho t đ ng:
T n s ho tă đ ng là t n s đi n t mà th tagă dùngă đ giao ti p ho că thuă đ

c

n ngă l ng. Ph đi n t mƠă RFIDă th ng ho tă đ ng là t n s th p (LF), t n s cao
(HF), siêu cao t n (UHF) và vi sóng (Microwave). Vì h th ng RFID truy năđiăb ng
sóngă đi n t ,ă chúngă c ngă đ că đi u ch nhă nh ă thi t b radio. H th ng RFID không
đ c gây c n tr các thi t b khác, b o v các ng d ngănh ăradioăchoăcácăd ch v kh n
c p ho c truy n hình.
B ng 2-2: B ng t n s ho t đ ng.

Tên

Kho ng t n s

T n s ISM

LF

30300 kHz

< 135 kHz

HF

330 MHz

6.78 MHz, 13.56 MHz, 27.125 MHz,
40.680 MHz

UHF

300 MHz-3 GHz

433.920 MHz, 869 MHz, 915 MHz

Vi
sóng > 3 GHz
(Microwave)

2.45 Hz, 5.8 GHz, 24.125 GHz

Ch c n ng chơn:
- SDAă(CS):ăChơnăl aăch năchipăkhiăgiaoăti păSPIă(kíchăho tăm căth p).
- SCK:ăChơnăxungătrongăch ăđ ăSPI.
- MOSI (SDI): Master data out - slaveăinătrongăch ăđ ăgiaoăti păSPI.
- MISO (SDO): Master data in ậ slaveăoutătrongăch ăđ ăgiaoăti păSPI.
8
B MỌNă I N T

CÔNG NGHI P Y SINH

CH

NGă2.ăC ăS LÝ THUY T
- IRQ:ăChơnăng t.
- GND: Chân mass.
- RST: Chân reset module.
- VCC:ăNgu năcungăc pă3.3V.

Thông s k thu t c b n MFRC522:
- Ngu n:ă3.3VDC,ă13-26mA.
- T năs ăsóngămang:ă13.56MHz.
- Kho ngăcáchăho t đ ng:ă0ă~60mmă(mifare1ăcard).
- Giaoăti p:ăSPI,ăI2C,ăUART.
- T căđ ătruy năd ăli u:ăt iăđaă10Mbit/s.
- Cácălo iăCardăRFIDă(tag)ăh ătr :ămifare1ăS50,ămifare1ăS70,ămifareăUltraLight,ă
mifare Pro, mifare Desfire.
- Kíchăth c:ă40mmăxă60ămm.
Thông s th Tag RFID:

Hình 2-5: Thông s th Tag.

2.2.4 T NG QUAN MODULE ESP8266
a. Gi i thi u Module ESP8266. [7]
9
B MỌNă I N T

CÔNG NGHI P Y SINH

CH

NGă2.ăC ăS LÝ THUY T
Kh i g i-nh n d li uădùngăđ g i giá tr lênădatabaseăđ l uătr và nh n giá tr

t database. Ngày nay có nhi u module có th th c hi n vi că nƠyă nh ă Esp8266ă v1,ă
Esp8266ă v12,ă Esp32,ă Esp8266ă NodeMCUầ. Esp8266v1, Esp8266 v12, Esp8266
NodeăMCUăthìăt ngăt nhau v m t l pătrình.ă i m khác gi a Esp8266 v12, Esp8266
Node MCU và Esp8266 v1 là Esp8266 v12, Esp8266 Node MCU có thêm nhi u chân
GPIOăđ m r ng vi căđi u khi n.
b. Các thông s k thu t
- Wifi 802.11 b/g/n.
- Wi-Fi Direct (P2P), soft-AP.
- Tíchăh păgiaoăth căTCPă/ăIPăstack.
- Tíchăh păTRăchuy n đ i,ăbalun,ăLNA,ăb ăkhu chăđ i vƠăphùăh păv iăm ng.
- PLLsătíchăh p,ăqu nălỦ,ăDCXOăvƠăcácăđ năv ăqu nălỦăđi năn ng.
- Côngăsu tăđ uăraă19.5dBmă ăch ăđ ă802.11b.
- Tíchăh păcôngăsu tăth pă32-bităCPUăcóăth ă đ
ngăd ng.

căs ăd ngănh ălƠăb ăviăx ă lỦă

- SDIO 1.1 / 2.0, SPI, UART.
- i năápăs ăd ng:ă3.3Vă~ă3.6V.
- DòngălƠmăvi c : 80mA (170mA max).

Hình 2-6: Module NodeMCU 8266.
c. S đ chơn vƠ s đ k t n i

10
B MỌNă I N T

CÔNG NGHI P Y SINH


CH

NGă2.ăC ăS LÝ THUY T

Hình 2-7: S đ chân và s đ k t n i.

Thông s ph n c ng












32-bit RISC CPU: Tensilica Xtensa LX106 running at 80 MHz.
H ătr ăFlashăngoƠiăt ă512KiBăđ nă4MiB.
64KBytesăRAMăth căthiăl nh.
96KBytesăRAMăd ăli u.
64KBytes boot ROM.

Chu nă wifiă EEEă 802.11ă b/g/n,ă Wi-Fiă 2.4ă GHză Tíchă h pă TRă switch,ă balun,ă
LNA,ăkhu chăđ iăcôngăsu tăvƠămatchingănetworkăH ătr ăWEP,ăWPA/WPA2,ă
Open network.
Tíchăh păgiaoăth c TCP/IP.
H ătr ănhi uălo iăanten.
16 chân GPIO.
H ătr ăSDIOă2.0,ăUART,ăSPI,ăIỬC,ăPWM,ăIỬSăv iăDMA.
ADC 10-bit.

2.2.5 GI I THI U MODULE L298
a. Gi i thi u Module L298. [7]

11
B MỌNă I N T

CÔNG NGHI P Y SINH


CH

NGă2.ăC ăS LÝ THUY T
Moduleă c uă Hă s ă d ngă ICă L298ă lƠă m tă Moduleă ph ă bi nă vƠă thôngă d ng,ă đ

că

ngăd ngăr tănhi uăvƠoăcácăs năph m: đi uăkhi năxeărobot,ăđi uăkhi năcánhătayărobot,ă
đi uăkhi năđ ngăc ăb căđ ngăc ăDC.ă Cungăc păđi năápăchoăho tă đ ngăc aăđ ngăc ă
DCă hayă đ ngă c ă b că lo iă v a. Trongă đ ă tƠiă nƠyă Moduleă L298ă đ că Arduinoă đi uă
khi năchoăvi căđóngăm ăc aăs ăd ng đ ngăc ăDC.

Hình 2-8: Module L298.

 NguyênălỦăho tăđ ng
- B năchơnăINPUT:ăIN1,ăIN2,ăIN3,ăIN4ăđ căn iăl năl tăv iăcácăchơnă5,ă7,ă10,ă
12ăc aăICăL298.ă ơyălƠăcácăchơnănh nătínăhi uăđi uăkhi n.

Hình 2-9: S đ chân Module L298.
- B nă chơnă OUTUT:ă OUT1,ă OUT2,ă OUT3,ă OUT4ă (t

ngă ngă v iă cácă chơnă

INPUT)ăđ căn iăv iăcácăchơnă2,ă3,ă13,ă14ăc aăICăL298.
- HaiăchơnăENAăvƠăENBădùngăđ ăđi uăkhi năm chăc uăHătrongăICăL298.ăN uă ă
m călogică“1”ă(n iăv iăngu nă5V)ăchoăphépăm chăc uăHăho tăđ ng,ăn uă ăm că
logică“0”ăthìăm chăc uăHăkhôngăho tăđ ng.
- KhiăENAă=ă0:ă ngăc ăkhôngăquayăv iăm iăđ uăvƠo.
- Khi ENA = 1:
12
B MỌNă I N T

CÔNG NGHI P Y SINH


CH

NGă2.ăC ăS LÝ THUY T
+ INT1 = 1;ăINT2ă=ă0:ă

ngăc ăquayăthu n.

+ INT1ă=ă0;ăINT2ă=ă1:ă

ngăc ăquayăngh ch.

+ INT1ă=ăINT2:ă ngăc ăd ngăngayăt căthì.
- V iăENBăc ngăt ngăt ăv iăINT3,ăINT4.

 S ăđ ăchơnăvƠăch căn ngăc aăModuleăL298
- +5V:ăc păngu năVDC.
- +12V:ăc păngu nă12ăVDC.
- GND:ăchơnăơmăhayăn iăđ t.
- OutputăA,ăOutputăB:ăchơnăk tăn iăv iăđ ngăc .
- Enableă A:ă chơnă choă phépă đ ngă c ă ho tă đ ng,ă ho că dùngă chơnă nƠyă đ ă đi uă
khi năt căđ ăđ ngăc ăb ngăcáchăđi uăxungăPWM,ăAăEnableăchoăngõăraăOutpută
A, B Enable cho ngõ ra Output B.
- LogicăInput:ăg măcácăchơnăIN1,ăIN2,ăIN3,ăIN4ăc păIN1ăvƠăIN2ădùngăđ ăđi uă
khi năOutputăAăchoăphépăđ ngăc ăquayăvƠăđ oăchi uăđ ngăc ,ăt

ngăt ăchoăc pă

IN3, IN4 cho Output B.

 Thôngăs ăk ăthu tăModuleăL298:
-

i năápăđi uăkhi n:ă+5ăVă~ă+12ăV.

- Dòngăt iăđaăchoăm iăc uăHălƠ:ă2Aă(=>2Aăchoăm iămotor).
- i năápăc aătínăhi uăđi uăkhi n:ă+5ăVă~ă+7ăV.
- Dòngăc aătínăhi uăđi uăkhi n:ă0ă~ă36mA.

- Côngăsu tăhaoăphí:ă20Wă(khiănhi tăđ ăTă=ă75ăđ ăC).
- Nhi tăđ ăchoăphép: -25ăđ nă+130ăđ ăC.
b.

ng c DC
phù h p v i mô hình nên nhóm ch năđ ngăc ăDC (3.7V-12V).

này đ

ngăc ăDCă

căđi u khi n tr c ti p b i Module L298ăđ đi u khi n mái che đóngăm .

B MỌNă I N T

Hình 2-10:
CÔNG NGHI P Y SINH

ng c DC.

13