Luận Văn Thiết kế và thi công mô hình hệ thống kiểm soát quá trình sản xuất Andon

Có 2 lo i: d ng chung Common Anode và âm chung Common Cathode... Khi d ch d li u vào thanh ghi 8-STAGE SHIFT REGISTER, và ch a t o xung STCP thì thanh ghi 8-BIT STORAGE REGISTER s gi ngu

1

Ch ng 1 T NG QUAN

Andon là m t thu t ng s n xu t đ c p đ n m t h th ng đ thông báo cho

qu n lỦ, b o trì và các công nhân khác v v n đ ch t l ng ho c quy trình

H th ng Andon theo quan ni m c là nhân viên qu n lỦ ph i ghi chép b ng tay

và th ng kê các s c x y ra H th ng Andon th h ti p theo đ c thi t k d a trên công ngh Vi x lỦ, giao ti p tr c tuy n v i máy tính thông qua m t h th ng đ c thi t k chuyên d ng, g i thông tin m i s c trong su t quá trình s n xu t Các thông tin v s c s đ c l u tr trong c s d li u s n xu t chung

H th ng đ c thi t k đ ghi nh n chi ti t các s ki n t ng công đo n quan

tr ng, trong quá trình s n xu t H th ng làm vi c theo th i gian th c (Realtime) có

kh n ng c nh báo t c th i nh ng s c gián đo n quá trình nh : thi t b có s c , thi u nguyên v t li u, bán thành ph m, phát hi n l i trên s n ph m b i nhân viên ậ công nhân tham gia s n xu t

Nh x lỦ và truy n s li u trên m ng và b i kh n ng k t n i tr c tuy n, ng i

qu n lỦ d dàng ki m soát m i s c x y ra trong s n xu t ngay trên màn hình máy tính ngoài b ng hi n th và c nh báo ngay t i x ng H th ng có th cho ra nh ng báo cáo chi ti t ho c t ng k t v các s c x y ra

1.2. M C TIểU

Thi t k và thi công mô hình mô hình h th ng ki m soát quá trình s n xu t Andon

Báo s c t i n i x y ra s c thông qua nút nh n ho c remote

Hi n th , c nh báo l i trong quá trình s n xu t theo th i gian th c

1.3. N I DUNG NGHIểN C U

 N I DUNG 1: Nghiên c u v lỦ thuy t Andon

 N I DUNG 2: Tìm hi u cách đ h th ng Andon có th truy n d li u qua

m ng

 N I DUNG 3: Thi t k , tính toán và l p đ t mô hình v i chi phí phù h p

2

 N I DUNG 4: Thi t k Web

 N I DUNG 5: ánh giá k t qu th c hi n

1.4. GI I H N

- H th ng ph i đ m b o luôn đ c k t n i v i m ng WiFi đ t i u trong vi c

đi u khi n, g i ậ nh n d li u t h th ng t i trang Web

- M ng WiFi c a h th ng c n đ c c đ nh và tránh thay đ i sau khi thi t l p

- Mô hình ki m soát trong các công đo n l p ráp, may,ầ đ n gi n

- Mô hình áp d ng cho ít h n 3 công đo n

1.5 B C C

 Ch ng 1: T ng Quan

Ch ng này trình bày v v n đ ch n đ tài, các gi i h n c a đ tài, m c tiêu

c a đ tài, n i dung nghiên c u c ng nh b c c c a quy n báo cáo

 Ch ng 2: C S LỦ Thuy t

Ch ng này trình bày v v n đ n n t ng lỦ thuy t có liên quan t i đ tài

 Ch ng 3: Thi t K và Tính Toán

Ch ng này trình bày v v n đ thi t k , l a ch n các ph ng án sao cho phù

h p nh t v i m c tiêu đ tài đ a ra d a vào s đ kh i và ch c n ng c a t ng

Ch ng này trình bày v k t lu n chung c a h th ng sau khi kh c ph c l i và

h ng phát tri n trong t ng lai c a h th ng

3

Ch ng 2 C S Lụ THUY T

2.1 T NG QUAN V ANDON

2.1.1 Khái ni m

Andon là m t thu t ng s n xu t đ c p đ n m t h th ng đ thông báo cho qu n

lỦ, b o trì và các công nhân khác v v n đ ch t l ng ho c quy trình C nh báo có

th đ c kích ho t b ng tay b i m t công nhân s d ng dây kéo ho c nút ho c có th

H th ng Andon là m t trong nh ng y u t chính c a ph ng pháp ki m soát

ch t l ng Jidoka do Toyota tiên phong là m t ph n c a H th ng s n xu t Toyota

và do đó hi n là m t ph n c a ph ng pháp Lean Nó cung c p cho ng i lao đ ng

kh n ng, và h n n a là trao quy n, ng ng s n xu t khi phát hi n ra l i và ngay l p

t c g i tr giúp Các lỦ do ph bi n đ kích ho t Andon th công là s thi u h t m t

ph n, l i đ c t o ho c tìm th y, tr c tr c công c ho c s t n t i c a v n đ an toàn Công vi c đ c d ng l i cho đ n khi m t gi i pháp đư đ c tìm th y Các c nh báo

4

có th đ c ghi vào c s d li u đ chúng có th đ c nghiên c u nh là m t ph n

c a quá trình c i ti n liên t c

2.1.3 L i ích

H th ng ANDON mang l i nhi u l i ích cho nhà máy trong s n xu t và công tác

qu n lỦ Trong s n xu t, h th ng ANDON đ m b o an toàn s n xu t cho ng i và kéo dài tu i th thi t b s d ng H th ng ANDON c ng ng n s n ph m l i đ n tay khách hàng, đ ng th i tránh đ x y ra hi n t ng sai sót hàng lo t trên nhi u s n

ph m Thêm n a, ng i h tr khi nh n bi t có s c , h bi t chính xác c n đ n khu

v c nào và gi i quy t v n đ gì, ti t ki m th i gian kh c ph c s c

Trong qu n lỦ, ANDON tr c tiên cho phép nhóm v n hành s n xu t tiêu t n ít

th i gian và ít công s c h n đ ng i tr c bên c nh máy móc theo dõi tình hình Thay vào đó, h có nhi u th i gian h n đ x lỦ s c Ti p theo, h th ng c nh báo s n

xu t ch ra nh ng ch b t h p lỦ trong dây chuy n s n xu t hi n t i Kh c ph c nh ng

s b t th ng x y ra là c h i đ gi m sai sót th hi n qua t n su t d ng l i kh c ph c

s c Nh c p nh t quá trình s d ng thi t b và quá trình s a ch a, b o trì, nhóm

v n hành có th theo dõi thi t b và nhân viên s a ch a chính xác Cu i cùng, h

th ng c nh báo s n xu t nh là m t ch ng trình giao ti p hai chi u: khi đèn báo chuy n v màu xanh, có ngh a là h th ng ho t đ ng bình th ng

Ng c l i, có m t s hi u nh m v kh n ng c a h th ng ANDON Th nh t,

h th ng c nh báo s n xu t ANDON có th thông báo l i phát sinh nh ng không th

t gi i quy t l i phát sinh đó Th hai, h th ng c nh báo s n xu t không th t lo i các khi m khuy t hi n có trên dây chuy n c ng nh trên s n ph m mà ph i đ c con

ng i lo i b N u không trong nh ng l n v n hành ti p theo, h th ng c nh báo s n

xu t ti p t c báo l i và cho d ng dây chuy n Th ba, m c dù có th thông báo tình

tr ng l i hay bình th ng c a dây chuy n, h th ng c nh báo s n xu t ANDON không nên đ c coi là công c giao ti p gi a con ng i v i con ng i N u công nhân và

ng i giám sát c n trao đ i v i nhau, h v n c n liên l c v i nhau Cu i cùng, h

th ng ANDON không th đ m b o hàng hóa s n xu t ra đáp ng nhu c u khách hàng

5

2.2 GI I THI U DỂY CHUY N MAY ÁO S MI

Dây chuy n may còn g i là h th ng s n xu t Dây chuy n may là m t t ch c

s n xu t bao g m ng i và máy có nhi m v may và l p ráp các chi ti t thành s n

ph m may theo m t quy trình và ph ng pháp s n xu t nh t đ nh

Dây chuy n nhi u hàng áp d ng cho s n ph m có các chi ti t đ i x ng, quy trình may trung bình nh qu n âu, áo s mi

Dây chuy n may nhi u hàng t p h p nhi u hàng d c G m nhi u hàng riêng bi t may c m chi ti t d n t i v trí t p trung ki m tra sau đó chuy n đ n hàng láp ráp M i hàng d c may m t c m chi ti t hay c m láp ráp s n ph m nh hàng may c m thân

tr c, c m thân sau, c m bâu, c m l p ráp áoầ

Nhóm áp d ng đ tài cho dây chuy n nhi u hàng may áo s mi, ít h n ba công đo n: hàng may bâu; hàng may thân sau, tay; hàng may thân tr c

Hình 2.2: Dây chuy n nhi u hàng may áo s mi

 M t s l i th ng g p trong s n xu t áo s mi:

 Máy may không ho t đ ng

 H t nguyên li u

 B m i

 Gãy kim

 May nh n, co rút

M ng Internet s đ c các ISP (Internet Services Provider ậ nhà cung c p d ch

v internet) truy n đ n b gi i mư tín hi u s (Modem), thông qua b đ nh tuy n (Router) hay chúng ta th ng g i là “b phát Wifi” chuy n tín hi u h u tuy n thành

k t n i vô tuy n và đ a đ n các thi t b di đ ng không dây thông qua chu n k t n i WiFi

Các thi t b không dây ti p nh n sóng WiFi thông qua m t thi t b chuy n đ i tín

hi u g i là Adapter (card WiFi) đ c cài đ t tr c ti p trên các thi t b Tín hi u vô tuy n s đ c gi i mư ngay trên thi t b , t đây ng i dùng có th tr c ti p truy c p Internet nh bình th ng

Hình 2.3: Nguyên lý ho t đ ng c a WiFi

7

2.3.3 M t s chu n k t n i Wifi ph bi n

Các chu n m ng Wi-Fi mà chúng ta s d ng hi n nay đ u thu c b tiêu chu n IEEE 802.11 đi kèm m t ho c nhi u ch cái phía sau IEEE là ch vi t t t cho Institute of Electrical and Electronics Engineers, t m d ch là Hi p h i các k s i n

và i n T , c quan có trách nhi m phê chu n c u hình c ng nh thúc đ y s phát tri n c a Wi-Fi T n m 1999 đ n nay, các chu n m ng Wi-Fi đ c s d ng r ng rãi bao g m:

 802.11n: Wi-Fi th h th t , t c đ t i đa 600Mb/s (trên th tr ng ph bi n

có các thi t b 150Mb/s, 300Mb/s và 450Mb/s) Chu n này có th ho t đ ng trên c hai b ng t n 2,4GHz l n 5GHz và n u router h tr thì hai b ng t n này có th cùng đ c phát sóng song song nhau

 802.11ac: t c đ t i đa hi n là 1730Mb/s (s còn t ng ti p) và ch ch y b ng

t n 5GHz M t s m c t c đ th p h n ( ng v i s lu ng truy n d li u th p

h n) bao g m 450Mb/s và 900Mb/s

Hình 2.4: M t s chu n WiFi ph bi n

v i m t ch ng trình khác ch y trên m t máy tính khác trên Internet Ch ng trình

m ng có th s d ng nhi u Socket cùng m t lúc, nh đó nhi u ch ng trình có th

s d ng Internet cùng m t lúc

b Các ch đ giao ti p

TCP (Transmission Control Protocol): có n i k t

UDP (User Datagram Protocol): không n i k t

có th th c hi n các cu c giao ti p, m t trong hai quá trình ph i công b s

hi u c ng c a socket mà mình đang s d ng M i công giao ti p ph i th hi n m t

đ a ch xác đ nh trong h th ng Khi quá trình đ c gán m t s hi u c ng, nó có th

nh n d li u g i đ n ch này t quá trình khác

2.4.2 Khái n i m v đ a ch vƠ c ng (Address, Port)

9

Khi c n trao đ i d li u cho nhau thì 2 ng d ng c n ph i bi t thông tin t i thi u

là IP và sô hi u c ng c a ng d ng kia

 Hai ng d ng có th n m cùng trên m t máy

 Hai ng d ng cùng n m trên m t máy không đ c cùng s hi u c ng

2.5 L P TRÌNH PHP VÀ MYSQL

2.5.1 Gi i thi u ngôn ng PHP

Hi n nay có r t nhi u ngôn ng l p trình web, trong đó có th k đ n các ngôn

ng n i ti ng nh PHP, Perl, Ruby, Python, ASP.netầ Các ngôn ng l p trình k trên đ u có v th riêng trong l nh v c thi t k web, n i b t trong s đó, PHP là m t ngôn ng l p trình mư ngu n m , v i c ng đ ng h tr m nh m kh p m i n i trên

th gi i Vi c tìm hi u ngôn ng l p trình này giúp ti t ki m th i gian và chi phí m t cách đáng k , kèm theo đó đây là ngôn ng l p trình web m nh m và thông d ng

nh t hi n nay

PHP - vi t t t h i quy c a "Hypertext Preprocessor", là m t ngôn ng l p trình

k ch b n đ c ch y phía server nh m sinh ra mư HTML trên client PHP đư tr i qua

r t nhi u phiên b n và đ c t i u hóa cho các ng d ng web Do đ c t i u hóa cho các ng d ng web, t c đ nhanh, nh g n, cú pháp gi ng C và Java, d h c và

th i gian xây d ng s n ph m t ng đ i ng n h n so v i các ngôn ng khác nên PHP

đư nhanh chóng tr thành m t ngôn ng l p trình web ph bi n nh t th gi i

PHP ch y trên môi tr ng Webserver và l u tr d li u thông qua h qu n tr c s

d li u nên PHP th ng đi kèm v i Apache, MySQL và h đi u hành Linux (LAMP)

 Apache là m t ph n m m web server có nhi m v ti p nh n request t trình duy t

ng i dùng sau đó chuy n giao cho PHP x lỦ và g i tr l i cho trình duy t

 MySQL c ng t ng t nh các h qu n tr c s d li u khác (Postgress, Oracle, SQL server ) đóng vai trò là n i l u tr và truy v n d li u

Linux: H đi u hành mư ngu n m đ c s d ng r t r ng rưi cho các webserver Thông th ng các phiên b n đ c s d ng nhi u nh t là RedHat Enterprise Linux, Ubuntu

Nh ng th này th ng xuyên đ c s d ng, tuy nhiên gi ng v i nh ng th

ki u ASP (<%hay <%= và %>), chúng không có tính di đ ng cao b i có th b vô

hi u khi c u hình PHP B i v y, vi c dùng các th d ng ng n hay các th ki u ASP không đ c khuy n khích M c đích c a nh ng d u gi i h n này là ng n cách mư PHP v i nh ng đo n mư thu c ngôn ng khác, g m c HTML M i đo n mư bên ngoài các d u này đ u b h th ng phân tích b qua và đ c xu t ra m t cách tr c

ti p

Các bi n đ c xác đ nh b ng cách thêm vào tr c m t d u đô la ($) và không

c n xác đ nh tr c ki u d li u Không gi ng v i tên hàm và l p, tên bi n là tr ng

h p nh y c m C d u ngo c kép ( "") và kỦ hi u đánh d u v n b n ( <<<EOF EOF;) đ u có th dùng đ truy n xâu và giá tr bi n PHP coi xu ng dòng nh

m t kho ng tr ng theo ki u nh m t ngôn ng d ng t do (free-form language) (tr khi nó n m trong trích d n xâu), và các phát bi u đ c k t thúc b i m t d u ch m

ph y PHP có ba ki u cú pháp chú thích: /* */ cho phép m t đo n chú thích tùy ý, trong khi đó // và # cho phép chú thích trong ph m vi m t dòng Phát

bi u echo là m t trong nh ng l nh c a PHP cho phép xu t v n b n (vd ra m t trình duy t web)

V cú pháp các t khóa và ngôn ng , PHP t ng t h u h t các ngôn ng l p

trình b c cao có cú pháp ki u C Các phát bi u đi u ki n If , vòng

d ng và truy v n h n XML r t nhi u nên tính ng d ng c a nó hi n nay r t là ph

bi n

Cú pháp c a JSON r t đ n gi n là m i thông tin d li u s có 2 ph n đó là key

và value, đi u này t ng ng trong CSDL là tên field và giá tr c a nó m t record nào đó Chính vì s thu n ti n này, khi truy n t i d li u t web server xu ng ng

d ng trên đi n tho i, có th d dàng l y đ c d li u và l u tr l i vào c s d li u

2.5 4 Gi i thi u MYSQL

MySQL là h qu n tr c s d li u t do ngu n m ph bi n nh t th gi i và

đ c các nhà phát tri n r t a chu ng trong quá trình phát tri n ng d ng Vì MySQL

là c s d li u t c đ cao, n đ nh và d s d ng, có tính kh chuy n, ho t đ ng trên

nhi u h đi u hành cung c p m t h th ng l n các hàm ti n ích r t m nh V i t c đ

và tính b o m t cao, MySQL r t thích h p cho các ng d ng có truy c p CSDL trên internet MySQL mi n phí hoàn toàn cho nên b n có th t i v MySQL t trang ch

Nó có nhi u phiên b n cho các h đi u hành khác nhau: phiên b n Win32 cho các h

đi u hành dòng Windows, Linux, Mac OS X, Unix, FreeBSD, NetBSD, Novell NetWare, SGI Irix, Solaris, SunOS,

12

MySQL là m t trong nh ng ví d r t c b n v H Qu n tr C s d li u quan

h s d ng Ngôn ng truy v n có c u trúc (SQL)

MySQL đ c s d ng cho vi c b tr PHP, Perl, và nhi u ngôn ng khác, nó làm

n i l u tr nh ng thông tin trên các trang web vi t b ng PHP hay Perl,

H tr ngôn ng truy v n: MySQL hi u SQL, là ngôn ng c a s ch n l a cho

t t c các h th ng c s d li u hi n đ i B n c ng có th truy c p MySQL b ng cách s d ng các ng d ng mà h tr ODBC (Open Database Connectivity -m t giao

th c giao ti p c s d li u đ c phát tri n b i Microsoft)

N ng l c: Nhi u client có th truy c p đ n server trong cùng m t th i gian Các client có th s d ng nhi u c s d li u m t cách đ ng th i B n có th truy c p MySQL t ng tác v i s d ng m t vài giao di n đ b n có th đ a vào các truy v n

và xem các k t qu : các dòng yêu c u c a khách hàng, các trình duy t Webầ

K t n i và b o m t: MySQL đ c n i m ng m t cách đ y đ , các c s d li u

có th đ c truy c p t b t k n i nào trên Internet do đó b n có th chia s d li u

c a b n v i b t k ai, b t k n i nào Nh ng MySQL ki m soát quy n truy c p cho nên ng i mà không nên nhìn th y d li u c a b n thì không th nhìn đ c

Tính linh đ ng: MySQL ch y trên nhi u h th ng UNIX c ng nh không ph i UNIX ch ng h n nh Windows hay OS/2 MySQL ch y đ c các v i m i ph n c ng

t các máy PC nhà cho đ n các máy server

S phân ph i r ng: MySQL r t d dàng đ t đ c, ch c n s d ng trình duy t web

c a b n N u b n không hi u làm th nào mà nó làm vi c hay tò mò v thu t toán,

b n có th l y mư ngu n và tìm tòi nó N u b n không thích m t vài cái, b n có th thay đ i nó

13

S h tr : B n có th tìm th y các tài nguyên có s n mà MySQL h tr C ng

đ ng MySQL r t có trách nhi m H tr l i các câu h i trên mailing list th ng ch trong vài phút Khi l i đ c phát hi n, các nhà phát tri n s đ a ra cách kh c ph c trong vài ngày, th m chí có khi trong vài gi và cách kh c ph c đó s ngay l p t c có

s n trên Internet

Hình 2.7: Nguyên lý ho t đ ng c a PHP

Thông th ng khi h c MySQL thì chúng ta s đ c h c nh ng câu truy v n SQL nh select, insert, update, delete Chúng ta hưy xem PHP nh là m t con ng i bình th ng, ngh a là nó có th vi t ra các câu truy v n và th c thi các câu truy v n

T-đó gi ng nh b n v y Nh ng đi m khác bi t đây là b n s b t PHP th c hi n nh ng câu truy v n ch không ph i t nó ngh ra

Ví d : Mình mu n l y danh sách t t c sinh viên trong tr ng thì s vi t câu

truy v n nh sau

K t qu ta th c thi câu truy v n này trong PHP MY ADMIN là danh sách các sinh viên

Hình 2.8: Câu l nh t o đ ng nh p trong MySQL

Tóm l i PHP s có nhi m v c k t n i MySQL và yêu c u MySQL th c thi các câu truy v n và tr k t qu v cho PHP đ t đó PHP l y k t qu đ x lỦ

th r ng) Các method đ c h tr trong m t HTTP request bao g m:

 GET: ph ng th c hay dùng đ l y tài nguyên t URL truy v n Khi truy v n dùng ph ng th c này thì các tham s s đ c n i th ng vào URL Ph ng th c GET không có ph n thân hay ph n thân r ng Ph ng th c này có nhi u h n ch nh vi c

b o m t thông tin kém vì d li u đ c hi n th ngay trong URL, đ dài d li u h n

ch (t i đa là 1024 byte)

 HEAD: l y ph n đ u c a truy v n, t c thông tin v tài nguyên

15

 POST: g i d li u v i đ dài không gi i h n t i web server Khác v i ph ng

th c GET, ph ng th c POST dùng ph n thân c a câu truy v n g i d li u lên web server

 PUT: dùng đ ch đ nh thay th hay upload m t fileầlên web server theo URL cung c p

 DELETE: xoá tài nguyên máy ch đ c đ nh v b i URL

 OPTIONS: tr v các ph ng th c mà server cung c p cho m t URL xác đ nh

 TRACE: tr v thông tin truy v n mà máy ch nh n đ c Ph ng th c này cho phép theo dõi m t truy v n đ xem có nh ng thay đ i hay thêm vào nào n u có

do nh ng máy ch chung gian (intermidate server) th c hi n

Trong đ tài ng i th c hi n s d ng ph ng th c POST đ truy n t i d li u v i server, d li u đ c nhóm l i v i nhau kèm theo các tag và m t s thông tin nh : tên host, ki u mư hóa, ngôn ng , đ dài d li u ầ M t chu i Hearder HTTP request có

16

hi n th trang web đó theo các l nh có trong đó T t c các trang web dù x lỦ ph c

t p đ n đâu đ u ph i tr v d i d ng mư ngu n HTML đ trình duy t có th hi u và

hi n th lên đ c

C u trúc c a m t tài li u HTML bao g m 3 thành ph n c b n:

 Ph n HTML: M i tài li u HTML ph i b t đ u b ng th m HTML <html> và

k t thúc b ng th đóng HTML </html> Th HTML báo cho trình duy t bi t n i dung

gi a hai th này là m t tài li u HTML

 Ph n tiêu đ : Ph n tiêu đ b t đ u b ng th <head> và k t thúc b i th </head>

Ph n này ch a tiêu đ mà đ c hi n th trên thanh đi u h ng c a trang Web Tiêu

đ n m trong th title, b t đ u b ng th <title> và k t thúc là th </title> Tiêu đ là

ph n khá quan tr ng Khi ng i dùng tìm ki m thông tin, tiêu đ c a trang Web cung

c p t khóa chính y u cho vi c tìm ki m

 Ph n thân: ph n này n m sau ph n tiêu đ Ph n thân bao g m v n b n, hình

nh và các liên k t hi n th trên trang web Ph n thân b t đ u b ng th <body> và k t thúc b ng th </body>

HTML đ c t o thành t r t nhi u các th khác nhau, các th này ghép n i v i nhau

đ t o thành m t trang web hoàn ch nh M t trang web đ c thi t k th ng bao g m các lo i th thông d ng: th tiêu đ (heading) g m 6 lo i t th h1 đ n h6, th đo n

v n (paragraph) và các lo i th đ nh d ng v n b n khác

Trong n i dung đ tài, nhóm th c hi n đư s d ng k t h p ngôn ng l p trình PHP và HTML đ thi t k Web Application dành cho bác s , c ng nh thi t k Web server cho toàn b h th ng

2.6 GI I THI U PH N C NG

2.6.1 Kh i đi u khi n

Vi đi u khi n là m t máy tính đ c tích h p trên m t chíp, nó th ng đ c s

d ng đ đi u khi n các thi t b đi n t

M t s lo i vi đi u khi n có trên th tr ng:

- ATMEL: 89Cxx, AT89Cxx5, ầ

- PIC: 16F887, 17C4, ầ

17

- Arduino: UNO, Mega, ầ

Trong mô hình này, nh ng ng i th c hi n s d ng Module Wifi ESP8266 NodeMCU Lua V3 CH340 có kích th c nh g n và tr ng l ng nh Bên trong Module ESP8266 có s n m t vi đi u khi n Wifi SoC ESP8266EX đ c tích h p s n Wifi 2.4GHz nên có th tr c ti p l p trình mà không c n thêm vi x lỦ khác

Hình 2.9: Module Wifi NodeMCU ESP8266

 M t vài đ c đi m c a Module ESP8266

 Chân D0 ~ D8, SD1 ~ SD3: s d ng nh GPIO, PWM, I2C

 Chân A0 là kênh ADC v i đ phân gi i 1024 b c

 Dòng đ u ra t i đa trên m i trân IO: 15mA

 S d ng module k t n i USB-TTL CH340 cho s n đ nh cao trên t t c các

n n t ng đ c h tr , t ng thích Arduino IDE

 H tr b o m t: WPA/WPA2

 Không có ROM đ c l p trình trong SoC Do đó, ch ng trình ng i dùng

đ c l u tr trong flash SPI bên ngoài

 Module này đ c g n v i đèn flash SPI ngoài 4 MB đ l u tr các ch ng trình ng i dùng

2.6.2 Bàn phím ma tr n 4x4

Ma tr n phím 4x4 g m có 16 nút b m đ c s p x p theo ma tr n 4 hàng, 4 c t Các nút b m trong cùng m t hàng và m t c t đ c n i v i nhau, vì v y ma tr n phím 4x4 s có t ng c ng 8 ngõ ra

19

Ma tr n phím 4x4 cho phép các b n nh p các ch s , ch cái, kỦ hi u vào b đi u khi n qua đó dùng đ đi u khi n m t thi t b ngo i vi nào đó Các b n có th m c thêm tr treo (thông th ng là 10K) cho các nút b m đ nút b m ho t đ ng n đ nh

LED 7 đo n đ c dùng khá nhi u trong các ng d ng đ hi n th s , kỦ t , ch

th các tr ng thái trong các lo i thi t b t dân d ng đ n công nghi p

C u t o: g m các bóng LED (8 bóng, trong đó 1 bóng LED đ c dùng làm d u ch m)

đ c ghép l i thành các nét c a các ch s và các kỦ t Có 2 lo i: d ng chung (Common Anode) và âm chung (Common Cathode)

20

Hình 2.12: LED 7 đo n Cathode chung và Anode chung

Nguyên lỦ ho t đ ng: mu n LED nào sáng thì LED đó ph i đ c phân c c thu n

Do đó mu n t o ra ch s nào ta ch c n cho LED các v trí t ng ng sáng lên

B ng mô t cách t o ra các ch s đ hi n th lên LED 7 đo n du ng chung:

7447 là IC gi i mư giành riêng cho LED 7 đo n anode chung IC chuy n đ i t

mư BCD sang mư LED 7 đo n anode chung

ng d ng khi ta c n hi n th s trên LED 7 đo n trong m ch s mà không c n dùng vi đi u khi n, ho c mu n ti t ki m chân cho vi đi u khi n

22

 Sáng bình th ng đ các tr ng thái t 0 ÷ 9 (th ng dùng nh t) Chân BI/RBO

ph i b tr ng ho c n i lên m c cao, chân RBI ph i b tr ng ho c n i lên m c cao, chân LT ph i b tr ng ho c n i lên m c cao

 Chân BI/RBO n i xu ng m c th p thì t t các các đo n c a LED đ u không sáng b t ch p tr ng thái c a các ngõ vào còn l i

 B tr ng thái s 0 (khi giá tr BCD t i ngõ vào b ng 0 thì t t c các đo n c a LED 7 đo n đ u t t) Chân RBI m c th p và chân BI/RBO ph i b tr ng (và

nó đóng vai trò là ngõ ra)

 Chân BI/RBO ph i b tr ng ho c n i lên m c cao và chân LT ph i n i xu ng

m c th p T t c các thanh c a LED 7 đo n đ u sáng, b t ch p các ngõ vào BCD Dùng đ Ki m tra các đo n c a LED 7 đo n (còn sáng hay đư ch t)

1 Q1 Ngõ ra d li u song song (bit 1)

2 Q2 Ngõ ra d li u song song (bit 2)

23

3 Q3 Ngõ ra d li u song song (bit 3)

4 Q4 Ngõ ra d li u song song (bit 4)

5 Q5 Ngõ ra d li u song song (bit 5)

6 Q6 Ngõ ra d li u song song (bit 6)

7 Q7 Ngõ ra d li u song song (bit 7)

9 Q7’ Ngõ ra d li u nôí ti p Khi dùng nhi u 74HC595 m c n i ti p

nhau thì chân này đ a vào đ u vào (DS) c a IC ti p theo khi đư

d ch đ 8 bit

10 /MR Master Reset (tích c c m c th p)

11 SH-CP Ngõ vào xung clock Khi có 1 xung clock tích c c s n d ng

(t 0 lên 1) thì 1 bit đ c d ch vào IC

12 ST-CP Xung clock ch t d li u Khi có 1 xung clock tích c c s n

d ng (t 0 lên 1) thì cho phép xu t d li u trên các chân output

13 /OE Chân cho phép tích c c m c th p (0) Khi m c cao, t t c

các đ u ra c a 74HC595 tr v tr ng thái t ng tr cao, không

24

Hình 2.15: S đ kh i IC ghi d ch 74HC595

Ta đ t d li u vào chân DS, và t o m t xung SHCP thì d li u t i chân DS s

đ c d ch vào thanh ghi 8-STAGE SHIFT REGISTER L n l t làm nh trên 8 l n (d ch bit cao tr c), thì ta đ c 8 bit trong thanh ghi 8-STAGE SHIFT REGISTER Sau đó ta t o m t xung STCP thì 8 bit trong thanh ghi 8-STAGE SHIFT REGISTER s đ c sao chép sang thanh ghi 8-BIT STORAGE REGISTER Lúc này

n u chân OE m c th p thì ngõ ra s b ng v i giá tr thanh ghi 8-BIT STORAGE REGISTER, còn n u chân OE m c cao thì ngõ ra tr ng thái t ng tr cao (Hi-Z) Khi d ch d li u vào thanh ghi 8-STAGE SHIFT REGISTER, và ch a t o xung STCP thì thanh ghi 8-BIT STORAGE REGISTER s gi nguyên tr ng thái và ngõ ra

c ng gi nguyên tr ng thái

Khi chân MR m c 0 thì d li u trên thanh ghi 8-STAGE SHIFT REGISTER

s b xóa, còn thanh ghi 8-BIT STORAGE REGISTER s gi nguyên tr ng thái và ngõ ra c ng gi nguyên tr ng thái

2.6 6 M ch gi m áp DC LM2596 3A

M ch gi m áp DC LM2596 3A là module gi m áp có kh n ng đi u ch nh đ c dòng ra đ n 3A LM2596 là IC ngu n tích h p đ y đ bên trong

25

Hình 2.16: M ch gi m áp DC LM2596 3A

H ng d n s d ng: Module có 2 đ u vào IN, OUT, 1 bi n tr đ ch nh áp đ u

ra Khi c p đi n cho đ u vào (IN) thì ng i dùng v n bi n tr và dùng VOM đ đo

m c áp đ u ra (OUT) đ đ t m c đi n áp mà mình mong mu n i n áp đ u vào

t 4-35V, đi n áp ra t 1,25-30V, dòng ra t i đa 3A

2.6.7 Module Hi n Th RGB WS2812

WS2812 là m t đèn LED RGB 5050, đư đ c tích h p s n con chip Ws2812 ngay bên trong LED RGB WS2812 có th giao ti p v i Arduino ho c m t s microcontroller khác đ đi u khi n qua giao ti p m t dây V i kh n ng hi n th 16 tri u màu v i 256 m c đ sáng khác nhau, Module phù h p v i r t nhi u ng d ng trang trí, hi n th

Hình 2.17: Module Hi n Th LED RGB WS2812

26

Màu s c c a LED đ c đi u khi n b ng xung t 1 chân duy nh t, b n có th n i

ti p nhi u LED v i nhau

 DO: Data Out, dùng đ n i ti p tín hi u đ n các kh i LED khác

2.5.8 Module 1 relay 5V v i Opto cách ly kích H/L:

Module 1 relay 5V v i opto cách ly kích H/L v i opto cách ly nh g n, có opto

và transistor cách ly giúp cho vi c s d ng tr nên an toàn v i board m ch chính,

m ch đ c s d ng đ đóng ng t ngu n đi n công su t cao AC ho c DC, có th ch n đóng khi kích m c cao ho c m c th p b ng Jumper Ti p đi m đóng ng t g m 3 ti p

đi m NC (th ng đóng), NO (th ng m ) và COM (chân chung) đ c cách ly hoàn toàn v i board m ch chính, tr ng thái bình th ng ch a kích NC s n i v i COM, khi có tr ng thái kích COM s chuy n sang n i v i NO và m t k t n i v i NC

Hình 2.18: Module 1 relay 5V

27

 Thông s k thu t:

 S d ng đi n áp nuôi DC 5V

 Relay m i Relay tiêu th dòng kho ng 80mA

 i n th đóng ng t t i đa: AC250V ~ 10A ho c DC30V ~ 10A

 Có đèn báo đóng ng t trên m i Relay

Hình 3.1 S đ kh i c a h th ng

 Kh i Keypad: nh n tín hi u t nút nh n, g i d li u qua kh i đi u khi n

 Kh i hi n th LED RGB: nh n tín hi u t kh i đi u khi n và hi n th

 Kh i đi u khi n trung tâm: nh n d li u t kh i ch c n ng, x lỦ và g i tín hi u

đ n kh i hi n th LED 7 đo n, kh i thi t b ch p hành và Internet thông qua Router Wifi

 Kh i Wifi: T o k t n i trung gian gi a các kh i đi u khi n v i Router

 Kh i hi n th LED 7 đo n: nh n tín hi u t kh i đi u khi n trung tâm và hi n

th

 Kh i thi t b c nh báo: đèn và còi hú, nh n d li u t kh i đi u khi n trung tâm

và phát c nh báo

 Internet: Bao g m Web Server

 Kh i ngu n: Cung c p ngu n cho h th ng

3.2.2 Tính toán vƠ thi t k m ch

a Thi t k kh i đi u khi n

c đi m th c thi

t c đ cao CPU RISC là: có 35 l nh

đ n, th i gian th c

hi n t t c c c l nh là

1 chu k máy, ngo i

tr l nh r nhánh là 2 chi kì máy

B dao đ ng n i chính xác

Dưy đi n áp ho t

đ ng r ng t 2V đ n 5,5V

Có 35 chân I/O cho phép l a ch n theo h ng đ c l p,

M ch Arduino Nano có kích th c

nh g n, m ch s

d ng chip n p

ch ng trình và giao

ti p UART CH340 giá r đ ti t ki m chi phí

i n vào là 7 - 12 VDC

Có 14 chân Digital, trong đó có 6 chân PWM

Có 8 chân Analog Dòng đi n m i I/O là 40 mA

Là phiên b n NodeMCU s d ng

IC n p giá r CH340

t Lolin v i b x lý trung tâm là module Wifi SoC ESP8266 Kit có thi t k d

s d ng và đ c bi t

là có th s d ng tr c

ti p trình biên d ch

c a Arduino đ l p trình và n p code Tích h p s n Wifi 2.4GHz chu n 802.11 b/g/n

i n áp ho t

đ ng là 3,3 VDC,

đi n áp vào là 5 VDC

Dòng đi n m i I/O là 15 mA

B nh flash là 4Mb

31

có dòng kho ng 25mA

B nh flash là 32Kb

k t n i Wifi

Ph i s d ng

m ch n p đ n p

ch ng trình cho PIC

Ph i g n thêm Module ESP8266 đ

Ngu n cung c p

th LED RGB

B ng 3.4 B ng so sánh gi a LED RGB WS2812 và LED RGB 4 chân

Tính n ng

Dùng đ phát sáng, dùng trong các m ch đi n t

Có 4 I/O, dùng m t chân đ

đi u khi n, t ng thích v i nhi u vi đi u khi n

Có 4 I/O trong đó có 1 chân

d ng chung và 3 chân âm riêng cho t ng màu (R - red - đ , G - Green - Xanh lá, B - Blue - Xanh d ng)

35

Ngu n ho t đ ng: 5VDC thay màu s c c a LED RGB, ta ch vi c thay đ i đ sáng c a t ng con diode (LED)

b ng cách đi u ch nh xung PWM

Hình 3.4 Module hi n th LED RGB WS2812 và LED RGB 4 chân

hi n th c nh báo nhóm s d ng Module đèn LED RGB WS2812 v i u đi m là:

 Có giá thành r

 Thi t k nh g n, đ p

 Có đ sáng cao, có th l p trình màu theo Ủ mu n

 i u khi n b ng m t chân data

 S d ng ngu n 5VDC

d Thi t k kh i hi n th LED 7 đo n:

Nh m làm gi m chân k t n i gi ba LED 7 đo n và Module ESP8266, nhóm

s d ng IC d ch 74HC595

Do có ba LED nên c n dùng hai IC 74HC595 đ đi u khi n, trong đó m t IC

đi u khi n hai LED và m t IC đi u khi n m t LED

74HC595 th nh t đi u khi n hai LED: u tiên, kích m c th p chân MR đ

đ a tr ng thái IC v 0, sau đó kích m c cao đ b t đ u truy n bit D li u d i d ng

m ng nh phân s đ c g i vào chân DS c a IC 74HC595 sau khi đư đ c chuy n

đ i t th p phân sang nh phân T ng bit s đ c g i vào khi chân SHCP đ c kích xung m c cao m t l n Do IC 74HC595 th nh t đi u khi n c hai LED nên m i l n

ph i d ch đ d li u hi n th c a 2 LED vào Sau khi d ch hoàn t t d li u, ta kích 1 xung m c cao vào chân STCP đ ch t d li u xu t ra

74HC595 th hai s đi u khi n m t LED, nguyên lí d ch c ng gi ng nh trên

nh ng thay vì d ch c 8 bit, ta ch c n d ch 4 bit vào r i ch t d li u xu t ra IC gi i

mã

có th hi n th t mư nh phân ra LED 7 đo n, ta c n s d ng IC gi i mư

7447

37

 S đ nguyên lí:

Hình 3.5 S đ k t n i kh i hi n th LED 7 đo n

e Thi t k kh i thi t b c nh báo:

Có nhi m v c nh báo kh i trung tâm khi có l i phát sinh th c hi n nhi m

v c a kh i này, nhóm ch n thi t b đèn và còi báo đ c thi t k s n v i u đi m là

đ p, đ b n cao Thi t b s d ng đi n 12VDC, s ch p đèn và hú l n khi đ c c p ngu n

đi u khi n thi t b này, c n ph i s d ng 1 relay 5V

38

 Thi t k đ p, g n gàng

 Giá thành r

 b n cao

 D thay th khi h ng và d thi t l p, ch nh s a ch c n ng b ng ph n m m

Hình 3.6 Module Keypad m m 4x4 vƠ Keypad c ng 4x4

B ng 3.5 B ng so sánh gi a Keypad m m 4x4và Keypad c ng 4x4

Keypad m m 4x4 Keypad c ng 4x4

Tính n ng

Bàn phím ma trân 4x4 lo i phím m m

Có 8 chân k t n i

Kháng Cách đi n: 100M Omh, 100V

i n áp max: 24VDC, 30mA

Nhi t đ ho t đ ng: 0-70 đ

C

Bàn phím ma trân 4x4 lo i phím c ng

Có 8 chân k t n i

Kháng Cách đi n: 200M Omh, 100V

i n áp max: 24VDC, 20mA

39

B ng 3.6 K t n i Module Keypad v i ESP8266

40