Thiết kế mô hình giám sát và điều khiển tưới tự động cho vườn cây thông qua mạng

..

ĐỒN THANH NIÊN CỘNG SẢN HỒ CHÍ MINH
BAN CHẤP HÀNH TP. HỒ CHÍ MINH
----------------------

CƠNG TRÌNH DỰ THI

GIẢI THƯỞNG SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC EURÉKA
LẦN THỨ XX NĂM 2018

TÊN CÔNG TRÌNH: THIẾT KẾ MƠ HÌNH GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN
TƯỚI TỰ ĐỘNG CHO VƯỜN CÂY THÔNG QUA MẠNG

LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU: Kỹ thuật Công nghệ
CHUYÊN NGÀNH: Điện-Điện tử

Mã số công trình: …………………………….


i

MỤC LỤC
Tóm tắt .......................................................................................................................... 1
Đặt vấn đề ..................................................................................................................... 2
Phần 1. Tổng quan tài liệu .......................................................................................... 3
1.1. Board Arduino mega 2560: ......................................................................... 3
1.2 AT Mega 2560 ............................................................................................. 5
1.3 Module cảm biến độ ẩm đất LM393 ............................................................ 6
1.4 Module chuyển đổi ....................................................................................... 7
1.5 IC cảm biến dòng ASC712 .......................................................................... 7

1.6 Module Sim 800L......................................................................................... 8
1.7 Module nguồn LM2596 ............................................................................. 9
1.8 Module điều khiển động cơ L298N ........................................................... 10
1.9 Module giao tiếp I2C ................................................................................... 11
1.10 Màn hình LCD 16x21 .............................................................................. 11
1.11 Web server và ngôn ngữ HTML .............................................................. 12
1.12 Module ESP8266...................................................................................... 15
1.13 Arduino IDE ............................................................................................. 17
Phần 2: Mục tiêu – phương pháp ........................................................................ 19
2.1. Sơ đồ khối ................................................................................................. 19
2.2. Mơ hình ngun lý chi tiết ........................................................................ 19
2.3. Lưu đồ giải thuật và phần mềm điều khiển ............................................... 24
Phần 3: Kết quả .................................................................................................... 25
Phần 4: Kết luận – Đề nghị................................................................................... 26


ii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
GSM: Global System for Mobile Communications
3GPP: 3rd Generation Partnership Project
LPC: Linear Predictive Coding
EFR: Enhanced Full Rate
UMTS: Universal Mobile Telecommunications Systems
PSPDN: Packet Switch Public Data Netword
PSTN: Public Switched TeLephone Netword
GPRS: Generation Packet Radio Service
CSPDN: Circuit Switched Public Data Netword
EEPROM: Electrically Erasecle Programmable Read Only Memory
SRAM: Static Random Access Memory

PWM: Pulse Width Modulation
LED: Light Emitting Diode


iii

DANH MỤC HÌNH
Hình 1. Board Arduino Mega 2560 ............................................................................. 3
Hình 2. Thông số kỹ thuật board Arduino Mega 2560 ................................................. 5
Hình 3. AT Mega 2560 ................................................................................................. 5
Hình 4. Cảm biến độ ẩm .............................................................................................. 6
Hình 5. Module chuyển đổi .......................................................................................... 7
Hình 6. Module IC cảm biến dịng ASC712 ................................................................. 8
Hình 7. Module Sim 800L ............................................................................................ 9
Hình 8. Module nguồn LM2596 ................................................................................. 10
Hình 9. Module L298N ............................................................................................... 10
Hình 10. Module I2C ................................................................................................. 11
Hình 11. Sơ đồ chân LCD ........................................................................................... 12
Hình 12. Web server .................................................................................................. 12
Hình 13. Nguyên lý hoạt động của Web server ......................................................... 14
Hình 14. Sơ đồ chân ESP8266 ................................................................................... 17
Hình 15. Giao diện phần mềm Arduino IDE .............................................................. 18
Hình 16. Sơ đồ khối .................................................................................................... 19
Hình 17. Sơ đồ nguyên lý chi tiết mạch ..................................................................... 20
Hình 18. Kết nối khối nguồn ....................................................................................... 21
Hình 19. Module sim 800L ......................................................................................... 21
Hình 20. Module ESP 8266 ........................................................................................ 22
Hình 21. Board Arduino mega 2560 ........................................................................... 23
Hình 22. Cảm biến độ ẩm đất LM 393 ....................................................................... 23
Hình 23. I2C ............................................................................................................... 23

Hình 24. LCD .............................................................................................................. 24
Hình 25. Lưu đồ giải thuật .......................................................................................... 25
Hình 26. Mơ hình thực tế ........................................................................................... 26


1

TÓM TẮT
Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của các ngành khoa học kỹ thuật, công
nghệ kỹ thuật điện tử mà trong đó là kỹ thuật tự động điều khiển đóng vai trị quan
trọng trong mọi lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lí, cơng nghiệp, cung cấp thơng
tin… đã làm cho đời sống của con người ngày càng hồn thiện. Các thiết bị tự
động hóa đã ngày càng phổ biến vào trong sản xuất cũng như trong cuộc sống sinh
hoạt hằng ngày của mỗi con người. Do đó các vấn đề về sản xuất, trồng trọt các
vườn cây mà khơng cần nhiều cơng chăm sóc là vấn đề nhiều nhà nơng quan tâm
đến. Qua báo chí, các phương tiện truyền thơng, internet chúng ta có thể thấy nhiều
mơ hình tưới cây tự động được ra đời. Là một sinh viên đang theo học ngành kỹ
thuật, với những kiến thức đã học cùng với mong muốn thiết kế một mơ hình tưới
cây tự động đáp ứng được nhu cầu cho ngành nông nghiệp của nước ta, chúng tôi
đã quyết định chọn thực hiện đề tài “Thiết kế mơ hình giám sát và điều khiển
tưới tự động cho vườn cây thơng qua mạng”.
Trên thực tế đã có một số sản phẩm tương tự mơ hình này, nhưng những sản
phẩm đó vẫn cịn một số hạn chế như: Tính linh động của sản phẩm chưa cao, chỉ
có thể điều khiển và giám sát từ xa các thiết bị trong vườn, bơm tưới cây theo giờ
đã cài đặt sẳn, khi trời mưa vẫn tự động bơm nước tưới có thể làm cây úng nước và
chết, khơng thể biết được bơm có hoạt động hay khơng,...
Với “mơ hình giám sát và điều khiển tưới tự động cho vườn cây thông qua
mạng” thường phải đạt được các yêu cầu: đo độ ẩm đất, đo nhiệt độ, độ ẩm khơng
khí, tự bơm nước để tưới cho cây khi độ ẩm đất thấp và tự tắt bơm khi độ ẩm đất
cao, và có thể điều khiển từ xa thông qua mạng internet, đồng thời truyền dữ liệu

lên WEB SERVER để cập nhật thông tin. Người nông dân có thể điều khiển động
cơ bơm nước tưới từ xa, đồng thời mơ hình cịn có thể giám sát động cơ bơm nước
có hoạt động hay khơng và gửi tin nhắn báo về điện thoại của người sử dụng. Đây
là một sản phẩm hoạt động dựa trên sự kết hợp hồn hảo giữa kĩ thuật cơ khí, kĩ


2

thuật điện - điện tử, đảm bảo thực hiện các yêu cầu cơ bản mà chúng ta mong
muốn.


3

ĐẶT VẤN ĐỀ
1. Lý do chọn đề tài
Khoa học kỹ thuật công nghệ ngày càng phát triển ảnh hưởng đến hầu hết các
ngành nghề trong cuộc sống. Đối với ngành nông nghiệp, việc áp dụng công nghệ
tự động vào sản xuất, trồng trọt nhằm giảm bớt nhân công cũng là nhiệm vụ hết
sức cần thiết. Chính vì lý do đó nhóm chúng tơi quyết định chọn thực hiện đề tài
“Thiết kế mơ hình giám sát và điều khiển tưới tự động cho vườn cây thông
qua mạng”.
2. Mục tiêu nghiên cứu
-

Mô hình được thiết kế để đo độ ẩm đất và điều khiển tưới tự động.

-

Hệ thống có thể điều khiển tưới thông qua WEB SERVER hoặc tin nhắn

SMS.

-

Giám sát động cơ bơm nước có hoạt động hay khơng.

3. Đối tượng nghiên cứu
-

Nghiên cứu đo độ ẩm đất và điều khiển tưới cho các loại cây cảnh trồng
trong các biệt thự, các khu vườn.

4. Phạm vi nghiên cứu
-

Đo độ ẩm truyền về WEB SERVER điều khiển động cơ bơm nước thông qua
mạng internet hoặc gửi tin nhắn SMS để điều khiển hệ thống. Kiểm tra động
cơ có hoạt động hay khơng đồng thời gửi tin nhắn báo về điện thoại.

5. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn, quy mô và phạm vi áp dụng:
-

Đề tài nghiên cứu giúp cho chúng ta luôn cảm thấy yên tâm khi khu vườn
được chăm sóc tốt, tiết kiệm sức lao động, có thể dễ dàng tưới cho vườn cây
của mình từ bất kỳ nơi nào chỉ cần nơi đó có sóng điện thoại và mạng
internet.

-

Kiểm tra độ ẩm đất, nhiệt độ, độ ẩm khơng khí thường xun. Kiểm tra tình

trạng hoạt động của động cơ từ xa.


4

PHẦN 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1.
⁃

Board Arduino mega 2560:

Giới thiệu chung:

Hình 1: Board Arduino mega2560

Arduino Mega 2560 là phiên bản nâng cấp của Arduino Mega hay còn gọi là
Arduino Mega 1280. Sự khác biệt lớn nhất với Arduino Mega 1280 chính là chip
nhân.
Ở Arduino Mega 1280 sử dụng chip ATmega1280 với flash memory 128KB,
SRAM 8KB và EEPROM 4 KB.
Arduino Mega 2560 phiên bản hiện đang được sử dụng rộng rãi và ứng dụng nhiều
hơn. Với chip ATmega2560 có bộ nhớ flash memory 256 KB, 8KB cho bộ nhớ
SRAM, 4 KB cho bộ nhớ EEPROM. Giúp cho người dùng thêm khả năng viết
những chương trình phức tạp và điều khiển các thiết bị lớn hơn như máy in 3D,
điều khiển robot.
Arduino Mega2560 là một vi điều khiển bằng cách sử dụng ATmega2560.
Bao gồm:
 54 chân digital (trong đó có 15 chân có thể được sử dụng như những chân
PWM là từ chân số 2 → 13 và chân 44 45 46).
 6 ngắt ngoài: chân 2 (interrupt 0), chân 3 (interrupt 1), chân 18 (interrupt 5),

chân 19 (interrupt 4), chân 20 (interrupt 3), and chân 21 (interrupt 2).
 16 chân vào analog (từ A0 đến A15).
 4 cổng Serial giao tiếp với phần cứng


5

Cổng Serial

Chân RX

Chân TX

Cổng 0

0

1

Cổng 1

19

18

Cổng 2

17

16

Cổng 3

15

14

 1 thạch anh với tần số dao động 16 MHz.
 1 cổng kết nối USB.
 1 jack cắm điện.
 1 đầu ICSP.
 1 nút reset.
⁃ Phần cứng
Arduino Mega 2560 phiên bản hiện đang được sử dụng rộng rãi và ứng dụng
nhiều hơn. Với chip ATmega2560 có bộ nhớ flash memory 256 KB, 8KB cho
bộ nhớ SRAM, 4 KB cho bộ nhớ EEPROM. Giúp cho người dùng thêm khả
năng viết những chương trình phức tạp và điều khiển các thiết bị lớn hơn như
máy in 3D, điều khiển robot.
⁃ Các chân năng lượng:
 GND: cực âm của nguồn điện cấp cho Arduino UNO. Khi ta dùng các thiết
bị sử dụng những nguồn điện riêng biệt thì những chân này phải được nối
với nhau.
 5V: cấp điện áp 5V đầu ra. Dòng tối đa cho phép ở chân này là 500mA.
 3.3V: cấp điện áp 3.3V đầu ra. Dòng tối đa cho phép ở chân này là 50mA.
 Vin: để cấp nguồn ngoài cho Arduino UNO, ta nối cực dương của nguồn
với chân này và cực âm của nguồn với chân GND.
 IOREF: điện áp hoạt động của vi điều khiển trên Arduino UNO có thể
được đo ở chân này. Và dĩ nhiên nó luôn là 5V. Mặc dù vậy ta không được

6

lấy nguồn 5V từ chân này để sử dụng bởi chức năng của nó khơng phải là
cấp nguồn.
 RESET: việc nhấn nút Reset trên board để reset vi điều khiển tương đương
với việc chân RESET được nối với GND qua 1 điện trở 10KΩ.
⁃ Thông số kỹ thuật:
Chip xử lý

ATmega2560

Điện áp hoạt động

5V

Điện áp đầu vào

7V – 15V

Điện áp đầu vào giới hạn

6V – 20V

Cường độ dòng điện trên mỗi 3.3V pin

50 mA

Cường độ dòng điện trên mỗi I/O pin

20 mA

Flash Memory

256 KB

SRAM

8 KB

EEPROM

4 KB

Clock Speed

16 MHz

Hình 2: Thơng số kỹ thuật board Arduino mega 2560
1.2.

AT Mega2560

Hình 3: Vi điều khiển AT Mega256
Bộ nhớ Các ATmega2560 có 256 KB bộ nhớ flash để lưu trữ mã (trong đó có 8 KB
được sử dụng cho các bộ nạp khởi động), 8 KB của SRAM và 4 KB của EEPROM
(mà có thể được đọc và ghi với các thư viện EEPROM).


7

Với 54 chân có thể sử dụng cho các kết nối vào hoặc ra I/O, 32 thanh ghi, bốn 16bit timer/counter có thể lập trình, có các gắt nội và ngoại (2 lệnh trên một vector
ngắt), giao thức truyền thông nối tiếp USART, SPI, I2C. Ngồi ra có thể sử dụng
bộ biến đổi số tương tự 10 bit (ADC/DAC) mở rộng tới 8 kênh, khả năng lập trình
được watchdog timer, hoạt động với 5 chế độ nguồn, có thể sử dụng tới 6/12 kênh
điều chế độ rộng xung (PWM ), hỗ trợ bootloader.

1.3.

Module cảm biến độ ẩm đất LM393:

⁃ Giới thiệu:
Bộ sản phẩm gồm một cảm biến độ ẩm đất và một module chuyển đổi với ngõ ra
Analog - Digital. Cảm biến độ ẩm đất được hoạt động với 2 chế độ ngõ ra (Analog
& Digital), trạng thái đầu ra mức thấp (0V), khi đất thiếu nước đầu ra sẽ là mức
cao (5V).
⁃ Thông Số kỷ thuật của Module cảm biến độ ẩm đất LM393
 Điện áp hoạt động: 3.3V-5V
 Kích thước PCB: 3cm * 1.6cm
 Led đỏ báo nguồn vào, Led xanh báo độ ẩm.
 IC so sánh: LM393
 VCC: 3.3V-5V
 GND: 0V
 DO: Đầu ra tín hiệu số (0 và 1)
 AO: Đầu ra Analog (Tín hiệu tương tự)
⁃

Cảm biến độ ẩm đất:

Hình 4: Cảm biến độ ẩm.

8

Hai đầu đo của cảm biến được cắm vào đất để phát hiện độ ẩm. Dùng dây nối giữa
cảm biến và module chuyển đổi. Thông tin về độ ẩm đất sẽ được đọc về và gởi tới
module chuyển đổi.
⁃ Nguyên lý hoạt động của cảm biến:
Sự hấp thụ độ ẩm (hơi nước) làm biến đổi thành phần cảm nhận trong cảm biến (ở
đây là các chat hóa học như LiCL, P2O5) làm thay đổi điện trở của cảm biến qua
đó xác định được độ ẩm.
1.4.

Module chuyển đổi:

Hình 5: Module chuyển đổi
Module chuyển đổi có cấu tạo chính gồm một IC so sánh LM393, một biến trở, 4
điện trở dán 100 Ohm và 2 tụ dán. Biến trở có chức năng định ngưỡng so sánh với
tín hiệu độ ẩm đất đọc về từ cảm biến. Ngưỡng so sánh và tín hiệu cảm biến sẽ là 2
đầu vào của IC so sánh LM393. Khi độ ẩm thấp hơn ngưỡng định trước, ngõ ra của
IC là mức cao [1], ngược lại là mức thấp [0].
⁃ Nguyên lý hoạt động của Module:
Module đo độ ẩm đất gồm 1 cảm biến độ ẩm đất và 1 board mạch xử lý tín hiệu.
Cảm biến độ ẩm đất được cắm xuống vùng đất cần đo độ ẩm.
1.5.

IC cảm biến dòng ASC712:

Trong đề tài này, ở kênh đo dòng điện ta đo dòng điện qua tải bằng cảm biến dòng
ASC712 hoạt động dựa trên hiệu ứng Hall.
⁃ Khảo sát IC ASC712:

9

ACS712 của hãng Allegro cung cấp giải pháp kinh tế và chính xác cho việc cảm
ứng dịng AC hoặc DC trong các hệ thống công nghiệp, thương mại và liên lạc.
Thiết bị bao gồm mạch điện Hall tuyến tính, độ lệch thấp và độ chính xác cao trong
việc cảm biến dòng điện và tạo ra một điện áp ở ngõ ra tương ứng.
Cảm biến dịng ASC712: có chức năng ánh xạ dòng điện qua tải thành một điện áp
ngõ ra tương ứng. Điện áp ngõ ra này có dạng:

Mức điện áp

Vcc
= 2.5VDC là cố định tại ngõ ra của ASC712, tín hiệu dạng sine
2

là ánh xạ của dịng điện qua tải với tỉ lệ 1A  100mV .
Mặt khác, module ASC712 luôn cho ra trên ngõ V+ một điện áp DC bằng
do đó ta dùng điện trở R1 và R2 để phân áp từ nguồn Vcc, tạo ra điện áp

Vcc
đưa
2

tới ngõ V-. Như vậy sẽ triệt được thành phần DC khi đưa vào bộ chuyển đổi.

Hình 6: Module IC cảm biến dòng ACS712
1.6.

Module Sim800L:

⁃ Giới thiệu về Sim800L:

Vcc
,
2


10

SIM800L là một sản phẩm của công ty SIMCom sản xuất. Nó là một module
GSM/GPRS cực kỳ nhỏ gọn, là bản module từ Sim800 nhưng được thiết kế cho thị
trường châu Á. Khi ra khỏi khu vực này thì Sim800L không hoạt động được.
SIM800L chỉ hoạt động được ở GSM850MHz, EGSM900MHz, DSC1800Mhz,
PCS1900MHz như là một loại thiết bị đầu cuối với một chip xử lý đơn nhân,
tăng cường các tính năng quan trọng dựa trên nền vi xử lý ARM926EJ-S.
Kích thước sim nhỏ gọn (25mm x 22mm) đáp ứng những yêu cầu về không gian
trong các ứng dụng M2M điện thoại thông minh, PDA và các thiết bị di động
khác.
SIM800L được sử dụng trong đề tài này để làm module 800L, có kết nối với SIM
điện thoại di động làm GSM modem. Module SIM800L sẽ kết nối với các thiết bị
khác, phục vụ cho việc đóng ngắt thiết bị điện.

Hình 7: Module Sim800L
Sim800L có 88 chân nhưng tích hợp trên Module sẽ có 8 chân giao tiếp với
Arduino.

1.7.

Module nguồn LM2596

Trong đề tài này sử dụng module nguồn LM2596S còn gọi cách khác là mạch giảm
áp đưa điện áp đầu vào trong khoảng 3V-40V ra điện áp tùy biến thông qua điện
trở từ 1.3V-37V.


11

Hình 8: Module nguồn LM2596S

Cơ bản LM2596S vỏ TO-263 là một IC ổn áp dạng xung DC - DC. Điện áp đầu
vào lớn nhất tới 40V, và thấp nhất 4.5V. Điện áp đầu ra điều chỉnh được trong
khoảng 1.5V - 37V, dòng điện đầu ra đạt 3A hiệu suất cao nhờ ứng dụng cơ chế
băm xung ở tần số lên tới 150KHz. Trong q trình hoạt động LM2596S ln được
đặt trong các chế độ bảo vệ quá nhiệt và quá dòng.

1.8.

Module điều khiển động cơ L298N:

Module L298N cũng là một module thông dụng với chức năng thông dụng và giá
thành cực kỳ rẻ. Có rất nhiều ứng dụng thực tiễn trong đời sống.

Hình 9: Module L298N
⁃ Thơng số kỹ thuật
 Driver: L298N tích hợp hai mạch cầu H


12

 Điện áp điều khiển: +5 V ~ +12 V
 Dòng tối đa cho mỗi cầu H là: 2A (=>2A cho mỗi motor)
 Điện áp của tín hiệu điều khiển: +5 V ~ +7 V
 Dịng của tín hiệu điều khiển: 0 ~ 36mA (Arduino có thể đến 40mA)
 Cơng suất hao phí: 20W (khi nhiệt độ T = 75 ℃)
 Nhiệt độ bảo quản: -25 ℃ ~ +130 ℃

1.9.

Module giao tiếp I2C:

Để giao tiếp giữa LCD 16x2 và Arduino dễ dàng hơn ta sử dụng Module giao tiếp
I2C.
Module I2C sử dụng IC PCF8574T điều khiển màn hình ký tự gồm 16 cột và 2
dòng giúp tiết kiệm dây nối với vi điều khiển hoặc Arduino. Thông thường để điều
khiển và hiển thị được ký tự từ Arduino ra LCD cần đến 8 dây, nhưng sử dụng I2C
thì chỉ cần 2 dây là SCL và SDA.
Ngoài ra, trên module I2C cịn tích hợp sẵn biến trở để điều chỉnh độ sáng của
LCD.

Hình 10: Module I2C
1.10. Màn hình LCD 16x2:
LCD là thiết bị hiển thị được sử dụng trong rất nhiều các ứng dụng vi xử lý. LCD
có rất nhiều ưu điểm so với các dạng hiển thị khác, nó có khả năng hiển thị ký tự
đa dạng, trực quan (chữ, số và ký tự đồ họa), dễ dàng đưa vào mạch ứng dụng theo
nhiều giao thức khác nhau. Trong đề tài này tôi sử dụng LCD giao tiếp với I2C để


13

hiện thị thông tin nhiệt độ, độ ẩm và trạng thái hoạt động của Module cảm biến
LM393.
⁃ Đặc tính kỹ thuật
Điều khiển các chân: Khi sản xuất LCD, nhà sản xuất đã tích hợp chíp điều khiển
(HD44780) bên trong lớp vỏ và chỉ đưa các chân giao tiếp cần thiết. Các chân này
được đánh số thứ tự và đặt tên như sau:

Hình 11: Sơ đồ chân của LCD

1.11. Web sever và ngơn ngữ HTML:
⁃ Khái niệm về Web server:

Hình12: Web sever
Web Server: máy chủ mà trên đó cài đặt phần mềm chạy Website, đơi khi người ta
cũng gọi chính phần mềm đó là Web Server. Tất cả các Web Server đều hiểu và


14

chạy được các file *.htm và *.html, tuy nhiên mỗi Web Server lại phục vụ một số
kiểu file chuyên biệt chẳng hạn như IIS của Microsoft dành cho *.asp, *.aspx…;
Apache dành cho *.php…; Sun Java System Web Server của SUN dành cho *p…
Máy chủ Web Server là máy chủ có dung lượng lớn, tốc độ cao, được dùng để lưu
trữ thông tin như một ngân hàng dữ liệu, chứa những website đã được thiết kế cùng
với những thông tin liên quan khác (các mã Script, các chương trình, và các file
Multimedia).
Web Server có khả năng gửi đến máy khách những trang Web thông qua môi
trường Internet (hoặc Intranet) qua giao thức HTTP – giao thức được thiết kế để
gửi các file đến trình duyệt Web (Web Browser), và các giao thức khác.

Tất cả các Web Server đều có một địa chỉ IP (IP Address) hoặc cũng có thể có một
Domain Name.
Bất kỳ một máy tính – máy chủ nào cũng có thể trở thành một Web Server bởi việc
cài đặt lên nó một chương trình phần mềm Server Software và sau đó kết nối vào
Internet.
Khi máy tính của bạn kết nối đến một Web Server và gửi đến yêu cầu truy cập các
thơng tin từ một trang Web nào đó, Web Server Software sẽ nhận yêu cầu và gửi
lại cho bạn những thông tin mà bạn mong muốn.
Giống như những phần mềm khác đã từng cài đặt trên máy tính của mình, Web
Server Software cũng chỉ là một ứng dụng phần mềm. Nó được cài đặt, và chạy
trên máy tính - máy chủ dùng làm Web Server, nhờ có chương trình này mà người
sử dụng có thể truy cập đến các thơng tin của trang Web từ một máy tính khác ở
trên mạng (Internet, Intranet).
Web Server Software cịn có thể được tích hợp với CSDL (Database), hay điều
khiển việc kết nối vào CSDL để có thể truy cập và kết xuất thông tin từ CSDL lên
các trang Web và truyền tải chúng đến người dùng.
Máy chủ web - Web Server phải hoạt động liên tục 24/24 giờ, 7 ngày một tuần và
365 ngày một năm, để phục vụ cho việc cung cấp thơng tin trực tuyến. Vị trí đặt


15

server đóng vai trị quan trọng trong chất lượng và tốc độ lưu chuyển thơng tin từ
server và máy tính truy cập.
⁃ Hoạt động của máy chủ web:

Hình 13: nguyên lý hoạt động của Web server

⁃ Các tiến trình cơ bản:
Theo mơ hình trên, trình duyệt web (bên trái) thực hiện một kết nối tới máy chủ

web (bên phải), yêu cầu một trang web và nhận lại nó. Sau đây, là thứ tự từng bước
cơ bản:
Trình duyệt web tách địa chỉ website làm 3 phần:
Tên giao thức: “http”
Tên miền của máy chủ web: “”
Tên tệp HTML: “web-server.htm”
Trình duyệt liên hệ với máy chủ tên miền (DNS Server) để chuyển đổi tên miền
“” ra địa chỉ IP tương ứng. Sau đó, trình duyệt sẽ gửi
tiếp một kết nối tới máy chủ của website có địa chỉ IP này qua cổng 80. Dựa trên
giao thức HTTP, trình duyệt gửi yêu cầu GET đến máy chủ, yêu cầu tệp HTML
“web-server.htm”. (Chú ý: một cookies cũng sẽ được gửi kèm theo từ trình duyệt
web đến máy chủ).


16

Tiếp đến, máy chủ sẽ gửi một file văn bản có các thẻ HTML đến trình duyệt web
(một cookies khác cũng được gửi kèm theo từ máy chủ tới trình duyệt web, cookies
này được ghi trên đầu trang của mỗi trang web).
Trình duyệt web đọc các thẻ HTML để xác lập định dạng (hình thức trình bày)
trang web và kết xuất nội dung trang ra màn hình.
Trong giao thức HTTP nguyên bản, mình cần cung cấp đầy đủ đường dẫn của tên
tệp, ví dụ như “/” hoặc “/tên tệp.htm”. Sau đó, giao thức sẽ tự điều chỉnh để có thể
đưa ra một địa chỉ URL đầy đủ. Điều này cho phép các cơng ty kinh doanh dịch vụ
lưu trữ có thể lưu trữ nhiều tên miền ảo (virtual domains), có nghĩa nhiều tên miền
cùng tồn tại trên một máy chủ và sử dụng cùng một địa chỉ IP duy nhất. Ví dụ, trên
máy chủ của Máy chủ Việt Nam, địa chỉ IP là 123.30.171.44, nhưng nó có hàng
trăm tên miền khác nhau cùng tồn tại.
Rất nhiều máy chủ web đưa thêm các chế độ bảo mật trong nhiều tiến trình xử lý.
Ví dụ, khi ta truy cập vào một trang web và trình duyệt đưa ra một hộp hội thoại

yêu cầu ta đưa vào tên truy cập và mật khẩu, lúc này trang web mà ta truy cập đã
được bảo vệ bằng mật khẩu. Máy chủ web hỗ trợ người quản lý trang web duy trì
một danh sách tên và mật khẩu cho phép những người được phép truy cập vào
trang web. Đối với những máy chủ chuyên nghiệp, yêu cầu mức độ bảo mật lớn
hơn, chỉ cho phép những kết nối đã được mã hóa giữa máy chủ và trình duyệt, do
đó những thơng tin nhạy cảm như mã số thẻ tín dụng… có thể được truyền tải tên
Internet.
Đó là tất cả những vấn đề cơ bản mà máy chủ Web họat động để truyền tải các
trang web chuẩn hay còn gọi là trang web tĩnh. Các trang web tĩnh là những trang
web không thay đổi, trừ khi người tạo ra trang web đó thay đổi lại.

1.12. MODULE ESP 8266
ESP 8266 là dịng chip tích hợp WIFI 2.4 Ghz có thể lập trình được, rẻ tiền được
sản xuất bởi công ty Espressif Systems.


17

Được phát hành đầu tiên vào tháng 8 năm 2014, đóng gói đưa ra thị trường dạng
ESP-01, được sản xuất bởi bên thứ 3: AL-Thinker. Có khả năng kết nối internet
qua mạng Wifi một cách nhanh chóng và sử dụng rất ít linh kiện điện tử đi kèm.
ESP8266 là một chip tích hợp cao được thiết kế cho nhu cầu của một thế giới kết
nối mới. Nó cung cấp một giải pháp mạng Wi-Fi hoàn chỉnh và độc lập, cho phép
nó lưu trữ ứng dụng hoặc tắt tất cả các chức năng mạng wi-fi từ một bộ xử lý ứng
dụng khác.
ESP8266 có khả năng lưu trữ và xử lý mạnh mẽ trên bo mạch cho phép nó được
tích hợp với các cảm biến và các thiết bị ứng dụng cụ thể khác thơng qua các GPIO
của nó với sự phát triển tối thiểu và tải tối thiểu trong thời gian chạy. Mức độ tích
hợp trên chip cao của nó cho phép mạch bên ngoài tối thiểu, và toàn bộ giải pháp,
bao gồm mô-đun front-end, được thiết kế để chiếm diện tích PCB tối thiểu.

⁃ Tính năng:
 SDIO 2.0, SPI, UART
 32-pin QFN trọn gói
 Bộ chuyển đổi RF tích hợp, balun
 Bộ xử lý RISC 24dBm PA, DCXO và PMU tích hợp, bộ nhớ trên chip và
giao diện bộ nhớ ngồi
 Bộ xử lý tích hợp / baseband
 Quản lý chất lượng
 Giao diện I2S cho độ trung thực cao các ứng dụng âm thanh
 Bộ điều chỉnh tuyến tính bỏ học thấp trên chip cho tất cả các nguồn cung
cấp nội bộ
 Kiến trúc thế hệ đồng hồ giả mạo độc quyền
 Tích hợp các cơng cụ WEP, TKIP, AES và WAPI
⁃

Thông số kỹ thuật
 802.11 b / g / n
 Wi-FiDirect(P2P)
 Ngăn xếp giao thức TCP / IP tích hợp AP mềm


18

 Tích hợp cơng tắc TR, balun, LNA, bộ khuếch đại công suất và mạng phù
hợp PLLs, bộ điều chỉnh, DCXO và các đơn vị quản lý năng
lượng 19.5dBm công suất đầu ra ở chế độ 802.11b


Nguồn điện rò xuống của <10uA

 CPU 32 bit cơng suất thấp tích hợp có thể được sử dụng làm bộ xử lý ứng
dụng


SDIO 1.1 / 2.0, SPI, UART



STBC, 1 × 1 MIMO, 2 × 1 MIMO



A-MPDU & A Tổng hợp -MSDU & khoảng thời gian bảo vệ 0,4ms



Truyền các gói trong <2ms



Tiêu thụ điện dự phòng <1,0mW (DTIM3)



Chất lượng cao & giá thấp



Thỏa thuận LWIP



Hỗ trợ 3 chế độ: AP, STA, AP + STA



Các lệnh AT đơn giản

Hình 14: Sơ đồ chân ESP8266

1.13. Arduino IDE:


19

Cài đặt phần mềm Arduino IDE:
Ta truy cập vào trang web và tải về chương
trình Arduino IDE phù hợp với hệ điều hành của máy mình bao gồm Windown,
Mac OShay Linux. Đối với Window có bản cài đặt (.exe) và bản Zip, đối với Zip
thì chỉ cần giải nén và chạy chương trình khơng cần cài đặt.
Sau khi cài đặt xong thì giao diện chương trình như sau:

Hình 15: Giao diện phần mềm Arduino IDE


20

PHẦN 2: MỤC TIÊU - PHƯƠNG PHÁP
2.1.

Sơ đồ khối:

Hình 16: Sơ đồ khối của hệ thống

2.2.

Mơ hình ngun lý chi tiết:


21

Hình 17: Sơ đồ nguyên lý chi tiết mạch
2.2.1. Khối nguồn:
Khối nguồn dùng để cấp nguồn ổn định 5V cho toàn hệ thống. Khối nguồn bao
gồm 1 board LM2596S