Luận văn thạc sĩ nghiên cứu thiết kế nút cảm biến không dây sử dụng công nghệ zigbee

động aia loam bộ mô hình mạng ứng dụng trong nhà kính khu nông nghiệp công nghệ cao của tường Đại học Công nghệ Thông tia vả... động aia loam bộ mô hình mạng ứng dụng trong nhà kính khu

Trang 1

LỜI CAM ĐOAN

Sau thời gian nghiên cứu vả học tập tại Trường Dai hee Bach khoa [la Nội, với sự hướng dẫn và sự giúp đỡ lận Linh cũa các thấy cỗ giáo Irong Viện diện Đặc biệt là sự chí bảo tận tỉnh của thấy giáo hướng dân PGS.TS.Nguyễn Quốc Cường đã giúp tôi hoàn thành luận vấn đứng thời hạn và đạt được các mục tiêu để ra

Tôi xin cam đoan toàn bộ nội dung của luận văn má tôi thực hiện trong thời gian vừa qua là trung thục và không sao chép của ai

Hà Nội, Ngấy 10 thẳng 04 năm 2016

Ngudi cam doan

Đặng Văn Ngọc

Trang 2

Qua đây em xin được bảy tả lòng biết ơn sâu sắc tới thấy, kính chúc thay luôn

ranh khoẻ và công lác tỏi

Fm xin chân thánh cam ơn các thầy cô của Viện điện đã hết sức nhiệt tình truyền dạt cho chủng em không chí những kiến thức cluyên môn má cả những kinh nghiệm quí báu Bên cạnh đó còn tạo những điêu kiện hệt sức thuận lợi để em có thể hoàn thành luận văn của mình

Em xin gửi lời côm ơn tới dụ án “Exploring fulure university developinent cooperation in rural North Vietuam supported by existing partnerships: a harvest and seed approach”- ma sd ZEIN2011Z099

Cuỗi củng em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình và bạn bè Chính

gia đình và bạn bè đá là nguồn động viên hỗ tre vô củng to lớn giúp em có iêm động lực vả sự kích lệ để hoàn thánh luận văn này

Học viên

Điặng Văn Ngọc

Trang 3

MỤC LỤt LỠI CAM DOAN ¬— ¬— ¬—

CHƯƠNG 1 TONG QUAN Vũ MANG CẢM BIẾN

KHÔNG DẠY VÀ CÔNG NGIH ⁄1GH1:1: TH "—

1.1 Téng quan về mạng cảm biên không đây

1.1.1 Giới thiệu về mạng câm biến không dãy

1,1,2, Cấu trúc của mứt cảm bién

1.3 Đặc điểm câu trúc mạng câm biển

1.1.4 Céc kién tric mang trong mang cam biên không dây

1.1.5 Một số dịch vụ vả giao thức truyền thông trong mang cám biến không dây

1.1.6 Ứng đụng của mạng cảm biển không cây

1.2 Tổng quan về công nghệ ZigBec sexy sexy

1.3.1 Giới thiệu về công nghệ Zigläee sexy sexy

1.4.2 Cấu Irúc của giao thức ZigBoe

1.2.3 Những phản tử cơ bản trong mạng ZigÖBee sexy

1.2.4 Cấu trúc liên kết mạng sexy sexy sexy

1.3.5 PAN ID

1.2.6 Định địa chí ¬— ¬— ¬—

1.2.7 Tnryên dẫn đữ liệu

CHƯƠNG 2 THIẾT KE MO HINH MẠNG CẮM BIỂN

KLIONG DAY TIO CLIUAN ZIGBEL ¬— ¬—

2.1 Giới thiệu về mô hình

Trang 4

DANH MỤC HÌNH VẼ

Llinh 1 ZigBee tng dung trong smart home ¬— ¬— 1

Hình 1.2 Cấu trủe nứt cắm biến sen nen 5 Tlinh 1.3 Kién trac mang dom bước sexy sexy 9 Hình 1.4 Kiến trúc mạng đa bước sexy sexy ¬

Tlinh 1.11 Cau tric mang hình cây ¬— ¬— +21

Hinh 2.1, Mé hinh bé théng mang khéng day theo chudn ZigBee duge đặt trong khu

Hình 2.3 Quang cảnh bên trong nhhả kính ¬— ¬— +31

1Hình 2.3 Sơ đỗ khổi ghép nói phần củng của mút reuter và end device 322 Hinh 2.4 Sơ đỗ khối ghép nói phân cứng của nút coordimator 33

Hình 2.5 Sơ đỗ nguyên lý của các mút router vả end deviee - 33 Tình 2.6 Mạch phần cứng của các nút router và end đevioe sau khi hoàn thành 3⁄4

Hình 2.8 Mạch phần cứng của nứt coordinator sau khi hoan thanh —-

1lình 2.11 Yêu cầu đường đi mẫu truyền khi R3 đang thử tìm ra một tuyển đường tới H6

39 Hình 2.12 Trả lời tuyển đường mẫu khi R6 gửi một Iuyễn đường trả lời tới R3 39

Trang 5

DANH MUC CAC CHU VIET TAT

Ad-hoc On - demand Distance Vector

Blustoath Low Energy Institute of Hlectrical and Hlectronics Lngineers

Internet Protocol

Low Raic — Wireless Personal Area Network

Media Access Control layer Physical layer

Radio frequency

Wireless Local Area Network Wireless Personal Area Network Wireless Sensor Network

ZigBee Device Object

Application Support Sublayer

Personal Arca Network

Application Programming Interface

Universal Asynchronous Receiver/Transiitler

Acknowledgment Organizationally Unique Identifier Open Sysiems Tilerconmection

Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance

Received Signal Strength Indicator

Trang 6

Internet Protocol

Radio frequency

Trang 7

Hình 2.13 Mô hình định tuyến many — to — one ¬—

1Iình 2.14 Mô hình định tuyến source sexy sexy

Hình 3.15 Khung đữ Hiệu UART và cấu trúc APT cụ thể

Hình 2.16 Cầu trúc của khung chỉ số Rx mau đữ liệu 1O 2igBee

Tlinh 2.17 Arduino Nano ¬— ¬— ¬—

Hình 2.18 Câm biển nhiệt độ TMTP 36

Hình 2.19 Điện áp ra vá nhiệt độ của cám biến TMP 36

Tlinh 2.20 IIàm truyền tính toán giá trị nhiệt độ

Hình 2.21 Giao điện phần mềm X-CTU

1ình 2.22, Module XI3se kết nối với máy tính qua bang giao diện XHee

Hinh 2.3 Thiết lập chức năng ZigBee Coordinator API cho module XBee

Hình 2,25, Câu hinh chức năng router chơ module XBee sexy

Hình 2.26 Thiết lập các thông số che router

Hình 2

Câu hình chức năng œnd đevioe cho module XBoo

Hình 2.28 Thiết lặp các thông sở cho end device sexy

Tình 3.29 Tam đồ thuật toán cho End Device

Hình 2.30 Lưu đỏ thuật toán cho Rotter ¬— ¬—

Linh 2.31 Lưu để thuật toán cho Coordinator ¬—

Hình 3.32 Lm đồ thuật toán nhận dữ liệu từ XBee trên vi điều khiến

Hình 2,33 Lưu dỗ thuật toán giao diện trương trình trên máy tịnh

TTình 2.344 Giao điện hiển thị trên máy tỉnh sexy sexy

Hình 3.1 Khoâng cách hoạt động của 2 mút trong mạng

Hình 3.2 Tòa nhà Cl - Trường Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông,

Tlinh 3.3 Cầu trúc truyền thông qua mét router

Tình 3.4 Mô hình truyền giữa hai nút khi có vật cắn

Hình 3.5 Cấu trúc mạng phục hỏi lmk hỏng

Hình 3.6 Thử nghiệm đo chỉ số cường độ tín hiệu và tỷ lẻ truyền nhận gói tin &

khoảng dách 4Öm không có vật cân:

vii

64

Trang 8

Internet Protocol

Radio frequency

Trang 9

2.3.3 Giới thiệu các lĩnh kiện được sử địmg,

2.3.2, Lưu đồ thuật toàn cho Router ¬— ¬—

2.4, Thiết kế giao điện non ng rrienre ¬—

CHƯƠNG 3 KET QUA THUC NGHIEM VA DANH GIA

3.1 Kiểm nghiệm hoạt động của mạng ZigBee

3.1.1 Thử nghiệm kiểm tra khoảng cách và mở rộng tâm hoạt động của mạng

2 Thí nghiệm khả năng khôi phục liên kết hỏng trong dinh tuyén mang,

3.1.3, Kiểm nghiệm chỉ số cường độ tín hiệu vả tý lệ truyền nhận gói tin

3.2 Đánh giá năng lượng tiêu thụ và dự đoán tuổi thọ pin

3.3 Kiểm nghiêm hoại động aia loam bộ mô hình mạng ứng dụng trong nhà kính khu nông nghiệp công nghệ cao của tường Đại học Công nghệ Thông tia vả

Trang 10

Trang 11

DANH MỤC BẰNG

Bang 1.1: Bang tấn vá tốc độ dữ liệu sexy

Rang 1.2: Các kênh truyền và lần số của 71gBco

Bảng 1.3: Bảng so sành giữa chuẩn ZigBee voi chuẩn Bluetooth

Bang 3.1 Bang két qua do trong không gian không có vật cản

Bang 3.2 Bang két qua do trong khong gian cd val ean

Hãng 3.3: Phép đo hiện tại của một end device

Trang 12

Trang 13

Internet Protocol

Radio frequency

Trang 14

MỞ ĐÀU

1, LY DO CHON DE TAL

Trong bồi cảnh ngày nay, với sự phát triển vượt bậc của công nghệ điện tử, công nghệ thông tin và truyền thông, xu thế IoT (Internet of Things) da tao déng luc thúc đây mạnh mế cho việc chế tạo nhiều nên tảng phân cửng cho phép phát triển hệ thong mang cam bien không dây vào hàu hết các lĩnh vực của xã hội như quốc

phòng, công nghiệp, nông nghiệp, lâm nghiệp và thủy sản

Trên thẻ giới nhiều trường đại học đã thành lập trung tâm nghiên cứu, phỏng thí nghiệm vẻ lĩnh vực mạng cảm biển như:

- Trung tâm công nghệ cảm biến tiên tién (Center for Advanced Sensor

Technology) ctia University of Maryland [1]

~ Phỏng thí nghiêm WSNLab (Wireless Sensor Networks Lab) ctia dai hoc Stanford University [2]

Bên cạnh đó mạng cảm biển không dây sử dụng chuẩn ZigBee IEEE

§02.15.4 được chính thức phê duyệt vào năm 2004 và đã khẳng định được ưu thể của mình trong các ứng dụng trong công nghiệp, nông nghiệp, quốc phòng và đặc

biệt lả ngôi nhà thông mình

Hình 1 ZigBee ứng dụng trong smart home

1

Trang 15

Hình 2

vii

64

Trang 16

Hình 3.7 Thử nghiệm do chỉ số cường độ tỉn hiệu và tỷ lẻ truyền nhận gói tin 6

khoảng cách 25m không có vật cắn 65 Hình 3.8 Thử nghiệm đo chí số cường độ tin hiện và lỷ lệ tuyển nhận gói tin &

khoảng cách Ì 5m trong môi trường có vật cấn ¬— - «06 TTỉnh 3.9 Cấu hình thí nghiệm phép đo ào ¬— — Hình 3.10 Đo điện áp cung cấp trong việc truyền khung dữ liệu 68

TTinh 3.11 Dự đoán tuổi thọ pm của nút cảm biển 70

11ình 3.13 Nút cầm biến đo giá trị nhiệt độ trong khu vực trồng rau bằng, 72

Hình 3.14 Nút cảm biển đo giá trị nhiệt độ tại khu vực trồng rau bằng giá thể 72 Hình 3.15 Nút câm biển đo gió trị nhiệt độ tại khu vực trắng đâu lây, 72

Hình 3.16, Nút căm biến do giả trị nhiệt dộ môi trường sexy s73

Hình 3.18 Giá trị nhiệt độ hiển thị trên giao diện máy tỉnh 74

Trang 17

DANH MỤC BẰNG

Trang 18

Hình 2

vii

64

Trang 19

Trang 20

Trang 21

DANH MỤC BẰNG

Trang 22

Hình 2

vii

64

Trang 23

Trang 24

MỞ ĐÀU

1

Trang 25

MỞ ĐÀU

1

Trang 26

MỞ ĐÀU

1

Trang 27

Hình 2

vii

64

Trang 28

Trang 29

Trang 30

Hình 3.7 Thử nghiệm do chỉ số cường độ tỉn hiệu và tỷ lẻ truyền nhận gói tin 6

khoảng cách 25m không có vật cắn 65 Hình 3.8 Thử nghiệm đo chí số cường độ tin hiện và lỷ lệ tuyển nhận gói tin &

khoảng cách Ì 5m trong môi trường có vật cấn ¬— - «06 TTỉnh 3.9 Cấu hình thí nghiệm phép đo ào ¬— — Hình 3.10 Đo điện áp cung cấp trong việc truyền khung dữ liệu 68

TTinh 3.11 Dự đoán tuổi thọ pm của nút cảm biển 70

11ình 3.13 Nút cầm biến đo giá trị nhiệt độ trong khu vực trồng rau bằng, 72

Hình 3.14 Nút cảm biển đo giá trị nhiệt độ tại khu vực trồng rau bằng giá thể 72 Hình 3.15 Nút câm biển đo gió trị nhiệt độ tại khu vực trắng đâu lây, 72

Hình 3.16, Nút căm biến do giả trị nhiệt dộ môi trường sexy s73

Hình 3.18 Giá trị nhiệt độ hiển thị trên giao diện máy tỉnh 74

Trang 31

Internet Protocol

Radio frequency

Trang 32

Internet Protocol

Radio frequency

Trang 33

Internet Protocol

Radio frequency

Trang 34

MỞ ĐÀU

1

Trang 35

DANH MỤC BẰNG

Trang 36

Internet Protocol

Radio frequency

Trang 37

Tiêu đề	Luận văn thạc sĩ nghiên cứu thiết kế nút cảm biến không dây sử dụng công nghệ zigbee
Tác giả	Đặng Văn Ngọc
Người hướng dẫn	PGS.TS. Nguyễn Quốc Cường
Trường học	Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
Thể loại	Luận văn
Năm xuất bản	2016
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	75
Dung lượng	799,88 KB