Đồ án điện tử: Nghiên cứu và thiết kế thiết bị cảnh báo khí gas & phòng chống cháy nổ

Mục tiêu của báo cáo là: Nắm bắt được cấu trúc phần cứng, sơ đồ khối, nguyên lý làm việc của mạch điều khiển. Tìm hiểu về lập trình Arduino. Biết cách làm một đồ án hoàn chỉnh phục vụ cho việc làm đồ án tốt nghiệp về sau. Mời các bạn tham khảo!

B  CÔNG THỘ ƯƠNG

TRƯỜNG Đ I H C ĐI N L CẠ Ọ Ệ Ự

KHOA ĐI N T  VI N THÔNGỆ Ử Ễ

NGHIÊN C U VÀ THI T K   THI T B   Ứ Ế Ế Ế Ị

 C NH BÁO KHÍ GAS & PHÒNG CH NG CHÁY N Ả Ố Ổ

       Ngườ ưới h ng d n: ẫ Ths. Đinh Văn Tu nấ

Người th c hi n: ự ệ Nhóm 8 – L p D10­DTVT1ớCác thành viên :     1 . Hoàng Đ c Thanh ứ

2 . Nguy n Th  M nhễ ế ạ

3 . Nguy n Thanh Nh tễ ậ

Hà N i, tháng  ộ 12 năm 2017

L I M  Đ UỜ Ở Ầ

Ngày nay, khi khoa h c công ngh  phát tri n m t cách m nh m , vi c  ngọ ệ ể ộ ạ ẽ ệ ứ  

d ng các thi t b  đi n t  vào đ i s ng cũng ngày càng ph  bi n h n, nh t là v iụ ế ị ệ ử ờ ố ổ ế ơ ấ ớ  

th i đ i mà các h  th ng nhúng đang lên ngôi. T  nh ng  ng d ng đ n nh  đ ngờ ạ ệ ố ừ ữ ứ ụ ơ ư ồ  

h  kĩ thu t s , máy  ồ ậ ố nghe nh cạ …đ n nh ng  ng d ng cho xã h i nh  đèn giaoế ữ ứ ụ ộ ư  thông, b  ki m soát trong nhà máy, c a t  đ ng…cho đ n nh ng  ng d ng mangộ ể ử ự ộ ế ữ ứ ụ  tính quy mô, t m c  nh  robot, phi thuy n không ngầ ỡ ư ề ười lái, ki m soát nhà máy h tể ạ  nhân…. 

V i nh ng ki n th c đã đớ ữ ế ứ ược h c và tìm hi u t  trọ ể ừ ường h c và khoa h c côngọ ọ  ngh  c a cu c s ng hi n đ i, em cũng có mong mu n góp thêm ph n nào s  phátệ ủ ộ ố ệ ạ ố ầ ự  tri n xã h i b ng cách h c h i và đ a ra nh ng s n ph m có ích cho cu c s ng.ể ộ ằ ọ ỏ ư ữ ả ẩ ộ ố  

Em xin gi i thi u m t s n ph m r t thi t th c cho cu c s ng c a chúng ta: “ớ ệ ộ ả ẩ ấ ế ự ộ ố ủ  Thi t b  c m bi n khí gas và phòng ch ng cháy n  ế ị ả ế ố ổ ”

V i ý tớ ưởng trên em mong mu n đố ược góp ph n b o v  cho nh ng gia đình, t pầ ả ệ ữ ậ  

th  hay công ty có s  d ng khí Gas để ử ụ ược an toàn h n. M ch phát hi n s  rò r  khíơ ạ ệ ự ỉ  Gas s  c nh báo cho chúng ta bi t đẽ ả ế ược có khí gas b  rò r  ra kh i bình ch a ho cị ỉ ỏ ứ ặ  

ng d n đ  tránh đ c nh ng tai n n đánh ti c x y ra. 

L I C M  N Ờ Ả Ơ

Trong th i gian th c hi n Đ  án đi n t  1  . chúng  e đã tìm hi u b  xung  vàờ ự ệ ồ ệ ử ể ổ  

h c h i đọ ỏ ược nhi u ki n th c và kinh nghi m v  vi c thi t k   th c hi n và thiề ế ứ ệ ề ệ ế ế ự ệ  công thi t b  “ C nh báo khi gas và phòng ch ng cháy n  “ .ế ị ả ố ổ

  Do đi u ki n v  th i gian và ki n th c còn h n ch  nên đ  tài c a chúngề ệ ề ờ ế ứ ạ ế ề ủ  

em ch  d ng l i   m c nghiên c u, thi t k  và mô ph ng b ng mô hình. Trongỉ ừ ạ ở ứ ứ ế ế ỏ ằ  

th i gian th c hi n đ  án, chúng em đã tham kh o ý ki n c a gi ng viên hờ ự ệ ồ ả ế ủ ả ướ  ng

d n, tìm hi u tài li u và s  h  tr  góp ý t  gi ng viên cũng nh  b n bè và các anhẫ ể ệ ự ỗ ợ ừ ả ư ạ  

ch  đi trị ước. Tuy nhiên do ki n th c còn h n ch  nên không th  tránh kh i sai sót,ế ứ ạ ế ể ỏ  chúng em r t mong nh n đấ ậ ượ ực s  góp ý c a quý th y cô và các b n đ  đ  án c aủ ầ ạ ể ồ ủ  chúng em được hoàn thi n h n, và t o l p cho chúng em có m t c  s  nhìn nh nệ ơ ạ ậ ộ ơ ở ậ  

v  kh  năng, ki n th c, t  đó có hề ả ế ứ ừ ướng ph n t t h n cho các đ  án ti p theo.ấ ố ơ ồ ế

Chúng em xin chân thành c m  n các th y cô trong khoa Đi n T  Vi nả ơ ầ ệ ử ễ  Thông Trường Đ i H c Đi n L c đã d y b o, truy n đ t ki n th c cho chúng emạ ọ ệ ự ạ ả ề ạ ế ứ  trong su t quá trình h c t p, các th y cô đã giúp đ  và t o đi u ki n cho chúng emố ọ ậ ầ ỡ ạ ề ệ  trong quá trình th c hi n Đ  án đi n t ự ệ ồ ệ ử

Đ c bi t , chúng em xin g i l i chân thành c m  n đ n th y giáo Tặ ệ ử ờ ả ơ ế ầ hs. Đinh Văn Tu nấ   – Gi ng viên trả ường Đ i h c Đi n L c đã tr c ti p h  tr , t n tìnhạ ọ ệ ự ự ế ỗ ợ ậ  

hướng d n, giúp đ  và b  sung ki n th c cho chúng em trong quá trình th c hi nẫ ỡ ổ ế ứ ự ệ  

và hoàn thi n đ  án này.ệ ồ

   Trong quá trình th c hi n đ  án không tránh kh i sai sót, r t mong nh n ự ệ ồ ỏ ấ ậ

đượ ực s  góp ý c a th y cô và các b nủ ầ ạ  

  M t l n n a chúng em xin chân thành c m  n các th y cô và các b n ộ ầ ữ ả ơ ầ ạ  !

NH N XÉT Ậ

(C a gi ng viên hủ ả ướng d n)ẫ

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

      Hà N i, ngày   tháng   năm 201ộ 8

      Gi ng viên hả ướng d nẫ

        (ký, ghi rõ h  tên) ọ

ph m, l p trình.  ẩ ậ

2 1581510130 Nguy n Thanh ễ Nh t ậ D10­ĐTVT1 Thànhviên

L a ch n module   ự ọ linh ki n ệ

 Làm v  h p, vi t  ỏ ộ ế báo cáo

3 1581510125 Nguy n Th ễ ế M nh ạ D10­ĐTVT1 Thànhviên

Vẽ m ch ạ test,l p ậ trình, gia công m ch  ạ  

l p giáp thi t b   ắ ế ị 

M C Ụ  L C Ụ

L IỜ  MỞ Đ UẦ 1

L I C M  N Ờ Ả Ơ 2

NH N XÉTẬ 3

M CỤ  L CỤ 4

   B NG PHÂN CÔNG CÔNG VI C 5Ả Ệ DANH M C HÌNHỤ   NHẢ 6

DANH M C VI T T TỤ Ế Ắ 7

CHƯƠNG I: T NG QUAN VỔ Ề ĐỀ TÀI 8

1.1. LÝ DO L A CH NỰ Ọ  ĐỀ TÀI 8

1.2. GI I THI U V  Đ  TÀIỚ Ệ Ề Ề 8

1.3.M C TIÊU Đ  ÁNỤ Ồ 9

CHƯƠNG II: THI T KẾ Ế ĐỀ TÀI 10

2.1. CH C NĂNG BỨ Ộ THI T BẾ Ị 10

2.2. THI T KẾ Ế PH NẦ  C NGỨ 10

2.2.1. S  Đ  KH I CH C NĂNGƠ Ồ Ố Ứ 10

2.2.2. GI I THI U V  Board Arduino mega 2560Ớ Ệ Ề 11

2.2.3. L A CH N LINH KI N & MODULEỰ Ọ Ệ 15

2.2.4. THI T K  M CH NGUYÊN LÝẾ Ế Ạ 21

2.2.5. THI T K  M CH INẾ Ế Ạ 22

2.2.6. THI T K  V  H PẾ Ế Ỏ Ộ 23

2.3 THI T K  PH N M MẾ Ế Ầ Ề 24

2.3.1VI T MàNGU NẾ Ồ 24

2.4. K T QU  VÀ ĐÁNH GIÁẾ Ả 28

2.4.1 K T QU  Đ T ĐẾ Ả Ạ ƯỢ 28C 2.4.2 ĐÁNH GIÁ S N PH MẢ Ẩ 30

TÀI LI UỆ  THAM KH OẢ 30

DANH M C HÌNH  NHỤ Ả

Hình 2.1: S  đ  kh i ch c năng b  thi t b  ơ ồ ố ứ ộ ế ị 9

Hình 2.2.2.1 Board Arduino mega2560 14

Hình 2.2.3.1 Module c m bi n khí gasả ế 15

Hình 2.2.3.2 Module c m bi n nhi t đả ế ệ ộ 17

Hình 2.2.3.3 Module relay 2 kênh 18

Hình 2.2.3.4  Màn hình LCD 16*2 19

Hình 2.2.3.5 Module I2C 21

Hình 2.2.4.1 Kh i nút b m đi u khi nố ấ ề ể 21

Hình 2.2.4.2 . Kh i còi báoố 22

Hình 2.2.4.3 . Kh i cung c p ngu n cho các moduleố ấ ồ 22

Hình2.2.5.1 . Măt trước và sau c a m ch inủ ạ 23

Hình 2.2.6.1 H p s n ph mộ ả ẩ 23

Hình 2.4.1.1 .Thi t b  đế ị ượ ắc l p ráp hoàn ch nhỉ 29

Hình 2.4.1.2 . Demo s n ph mả ẩ 29

DANH M C T  VI T T TỤ Ừ Ế Ắ

AC Alternating Current Dòng đi n xoay chi uệ ề

AVR Automatic Voltage Regulator    T  đ ng đi u ch nh đi n ápự ộ ề ỉ ệ

DC Direct Current Dòng đi n m t chi uệ ộ ề

EEPROM Electrically Erasable B  nh  ch  đ c có ộ ớ ỉ ọ

Programmable Read­Only th  l p trình, xóaể ậMemory b ng tín hi u đi n ằ ệ ệIDE Integrated Development  Môi trường phát tri n ể

SPI Serial Peripheral Interface Chu n giao ti p ngo i vi n i ti pẩ ế ạ ố ế

CH ƯƠ NG 1: T NG QUAN V  Đ  TÀI NGHIÊN C U Ổ Ề Ề Ứ

1.1  Lý do l a ự ch n đ  tàiọ ề

Ngày nay v i s  phát tri n vớ ự ể ượ ật b c c a khoa h c k  thu t, đi n t  đã đủ ọ ỹ ậ ệ ử ượ  c

ng d ng   r t nhi u lĩnh v c trong th c t  đ  ph c v  nhu c u : chăm sóc s c

kh e, b o v  tính m ng và tài s n cho con ngỏ ả ệ ạ ả ười

  Khi đ i s ng con ngờ ố ườ ượi đ c c i thi n thì vi c s  d ng b p gas hay các s nả ệ ệ ử ụ ế ả  

ph n c a gas làm nhiên li u đun n u đang ph  bi n. Bên c nh vi c ti n l i c aẩ ủ ệ ấ ổ ế ạ ệ ệ ợ ủ  gas, m t v n đ  khác c a gas cũng độ ấ ề ủ ược quan tâm đó là : an toàn khi s  d ng gas.ử ụ  Khi con ngườ ế  xúc tr c ti p v ii ti p ự ế ớ  khí gas (vượt quá m t n ngộ ộ đ  cho phép nh tộ ấ  

đ nh) trong th i gian dài thì r t d  b  ng  đ c gas và có thị ờ ấ ễ ị ộ ộ ể gây t  vong.ử  Không 

nh ng vữ ậy khí gas rò r  vào trong không khí có th  dỉ ể ễ dàng b t l a và gây cháy n ,ắ ử ổ  

nh h ng nghiêm tr ng t i an toàn c a

ả ưở ọ ớ ủ ngườ ử ụi s  d ng cũng nh  nh ng ngư ữ ườ  ixung quanh. Vì v y, v n đ  phátậ ấ ề hi n và xệ ử lý s  cự ố rò gas là m tộ  vi c r t c nệ ấ ầ  thi t v iế ớ  ngườ  thi ườ xuyên s  d ng gas. Đ c bi t là các b n sinh viênng ử ụ ặ ệ ạ  thườ  ng

s  d ng cácbình gas mini không đ m b o ch t lử ụ ả ả ấ ượng, có th  rò rể ỉ gas b t cấ ứ khi nào. Xu t phát t  ý tấ ừ ưởng và tình hình th c t  em th yự ế ấ  đây là m t đ  tàiộ ề hay, 

có tính  ng d ng cao và có th  phát tri n nên em đã ch n đ  tài nàylàm đ  tàiứ ụ ể ể ọ ề ề  chính trong đ  án môn h c.ồ ọ

  Đ  kh c ph c s  c  c a khí gas khi s  d ng chúng em đã làm ra thi t b  c nhể ắ ụ ự ố ủ ử ụ ế ị ả  báo rò r  khí gas, thi t b  này giúp chúng ta d  dàng  nh n bi t khí gas khi b  rò r ,ỉ ế ị ễ ậ ế ị ỉ  

đượ ử ục s  d ng trong các tòa nhà và h  gia đình.ộ

1.2  Gi  thi u v  đ  tài .ớ ệ ề ề

Nh  th y cô và m i ngư ầ ọ ười đã bi t trong cu c s ng xã h i hi n đ i ngày nayế ộ ố ộ ệ ạ  

v n đ  s  d ng khí đ tấ ề ử ụ ố  (   đây chúng ta đang nói đ n là khí Gas )ở ế  trong vi c l u ănệ ấ  hàng ngày và hay c  s  d ng khí đ t cho các ngành công nghi p đang r t ph  bi t .ả ử ụ ố ệ ấ ổ ế  

Nh  ngày x a kho ng 15 năm v  trư ư ả ề ước  thì ch  có thành ph  m i s  d ng khí đ tỉ ố ớ ử ụ ố  cho n u ăn hay nh ng cho nh ng ngành công nghi p  . còn nông thôn thấ ư ư ệ ường sử 

d ng b p r  và c i cho vi c đun l u thì nay ụ ế ạ ủ ệ ấ g n nh  t  quê lên ph  thì 99% sầ ư ừ ố ử 

d ng khí đ t cho b p lúc đun l u  . nên khi khí gas b  rò r  ra ngoài kh  năng cháyụ ố ế ấ ị ỉ ả  

n  là r t cao vì ch  c n có tia n a đi n t  các   c m hay thi t b  đi n hay m tổ ấ ỉ ầ ử ệ ừ ổ ắ ế ị ệ ộ  

đo n dây b  h  s nh ra tia l a đi n là kh  năng h a ho n cho ng i nhà là r t caoạ ị ở ỉ ử ệ ả ỏ ạ ồ ấ  

nh h ng đ n tài s n và tính m ng con ng i . vì th  Đ  tài nghiên c u c a

chúng em nh m ph n nào đó vi c phát hi n hi n khí gas và ngăn ch n h a ho nằ ầ ệ ệ ệ ặ ỏ ạ  cho cho người và tài s n .ả

V i n i dung chính c a đ  đó là khi phát hi n có khí gas thi t b  s  b t còiớ ộ ủ ề ệ ế ị ẽ ậ  báo cho người trong nhà bi t đế ược khí gas đang b  rò r  đ kh c ph c và b t qu tị ỉ ể ắ ụ ậ ạ  thông gió thông qua vi c đóng ng t relay khi phát hi n có khi gas . khi trong phòngệ ắ ệ  

có cháy thường thì nhi t đ  không khí trong phòng tăng r t nhanh và đ   m gi mệ ộ ấ ộ ẩ ả  

xu ng ngố ưỡng cho phép được setup trước thì thi t b  s  b t máy b m nế ị ẽ ậ ơ ước làm phun quang phòng đ  h n nhi t đ  phòng và ch a cháy .ể ạ ệ ộ ữ

1.3  M c tiêu ụ đ  án .ồ

. M c tiêu đ  án chúng em đ t ra sau khi hoàn thành xong là:ụ ồ ặ

 M c tiêu cá nhân:ụ

­ N m b t đắ ắ ược c u trúc ph n c ng, s  đ  kh i, nguyên lý làm vi cấ ầ ứ ơ ồ ố ệ  

c a m ch đi u khi n.ủ ạ ề ể

­ Tìm hi u v  l p trình Arduinoể ề ậ  

­ Bi t cách làm m t đ  án hoàn ch nh ph c v  cho vi c làm đ  án t tế ộ ồ ỉ ụ ụ ệ ồ ố  nghi p v  sau.ệ ề

CH ƯƠ NG 2:  THI T K  Đ  TÀI Ế Ế Ề

2.2. THI T K  PH N C NGẾ Ế Ầ Ứ

2.2.1. S  đ  kh i ch c năngơ ồ ố ứ

Hình 2.2.1. S  đ  kh i ch c c a thi t bơ ồ ố ứ ủ ế ị

2.2.2. Gi i thi u v  board Arduino mega2560 .ớ ệ ề

 Gi i thi u v  Arduino ớ ệ ề

Arduino là m t board m ch vi x  lý độ ạ ử ược sinh ra t i th  tr n Ivrea   Ý,ạ ị ấ ở  

nh m xây d ng các  ng d ng tằ ự ứ ụ ương tác v i nhau ho c v i môi trớ ặ ớ ường đượ  cthu n l i h n. Ph n c ng bao g m m t board m ch ngu n m  đậ ợ ơ ầ ứ ồ ộ ạ ồ ở ược thi t kế ế trên n n t ng vi x  lý AVR Atmel 8bit, ho c ARM Atmel 32­bit. Nh ng Modelề ả ử ặ ữ  

hi n t i đệ ạ ược trang b  g m 1 c ng giao ti p USB, 6 chân đ u vào analog, 14ị ồ ổ ế ầ  chân I/O k  thu t s  tỹ ậ ố ương thích v i nhi u board m  r ng khác nhau .ớ ề ở ộ

a . Ph n c ng c a Arduinoầ ứ ủ

M t m ch Arduino bao g m m t vi đi u khi n AVR v i nhi u linh ki nộ ạ ồ ộ ề ể ớ ề ệ  

b  sung giúp d  dàng l p trình và có th  m  r ng v i các m ch khác. M t khíaổ ễ ậ ể ở ộ ớ ạ ộ  

c nh quan tr ng c a Arduino là các k t n i tiêu chu n c a nó, cho phép ngạ ọ ủ ế ố ẩ ủ ườ  idùng k t n i v i CPU c a board v i các module thêm vào có th  d  dàngế ố ớ ủ ớ ể ễ  chuy n đ i, để ổ ược g i là shield. Vài shield truy n thông v i board Arduino tr cọ ề ớ ự  

ti p thông qua các chân khác nhau, nh ng nhi u shield đế ư ề ược đ nh đ a ch  thôngị ị ỉ  qua serial bus I²C­nhi u shield có th  đề ể ược x p ch ng và s  d ng dế ồ ử ụ ướ ạ  i d ngsong song. Arduino chính th c thứ ường s  d ng các dòng chip megaAVR, đ cử ụ ặ  

bi t là ATmega8, ATmega168, ATmega328, ATmega1280, và ATmega2560.ệ  

M t vài các b  vi x  lý khác cũng độ ộ ử ượ ử ục s  d ng b i các m ch Aquino tở ạ ươ  ngthích. H u h t các m ch g m m t b  đi u ch nh tuy n tính 5V và m t th chầ ế ạ ồ ộ ộ ề ỉ ế ộ ạ  anh dao đ ng 16 MHz (ho c b  c ng hộ ặ ộ ộ ưởng ceramic trong m t vài bi n th ),ộ ế ể  

m c dù m t vài thi t k  nh  LilyPad ch y t i 8 MHz và b  qua b  đi u ch nhặ ộ ế ế ư ạ ạ ỏ ộ ề ỉ  

đi n áp onboard do h n ch  v  kích c  thi t b  M t vi đi u khi n Arduinoệ ạ ế ề ỡ ế ị ộ ề ể  cũng có th  để ược l p trình s n v i m t boot loader cho phép đ n gi n làậ ẵ ớ ộ ơ ả  upload chương trình vào b  nh  flash on­chip, so v i các thi t b  khác thộ ớ ớ ế ị ườ  ng

ph i c n m t b  n p bên ngoài. Đi u này giúp cho vi c s  d ng Arduino đả ầ ộ ộ ạ ề ệ ử ụ ượ  c

tr c ti p h n b ng cách cho phép s  d ng 1 máy tính g c nh  là m t b  n pự ế ơ ằ ử ụ ố ư ộ ộ ạ  

chuy n đ i gi a RS232 sang TTL. Các board Arduino hi n t i để ổ ữ ệ ạ ượ ậc l p trình thông qua c ng USB, th c hi n thông qua chip chuy n đ i USB­to­serial nh  làổ ự ệ ể ổ ư  FTDI FT232. Vài bi n th , nh  Arduino Mini và Boarduino không chính th c,ế ể ư ứ  

s  d ng m t board adapter ho c cáp n i USB­to­serial có th  tháo r i đử ụ ộ ặ ố ể ờ ượ  c,Bluetooth ho c các phặ ương th c khác. (Khi s  d ng m t công c  l p trình viứ ử ụ ộ ụ ậ  

đi u khi n truy n th ng thay vì ArduinoIDE, công c  l p trình AVR ISP tiêuề ể ề ố ụ ậ  chu n s  đẩ ẽ ượ ử ục s  d ng.)

­ Board Arduino s  đ a ra h u h t các chân I/O c a vi đi u khi n đ  sẽ ư ầ ế ủ ề ể ể ử 

d ng cho nh ng m ch ngoài. Diecimila, Duemilanove, và bây gi  là Uno đ a raụ ữ ạ ờ ư  

14 chân I/O k  thu t s , 6 trong s  đó có th  t o xung PWM (đi u ch  đ  r ngỹ ậ ố ố ể ạ ề ế ộ ộ  xung) và 6 chân input analog, có th  để ượ ử ục s  d ng nh  là 6 chân I/O s  Nh ngư ố ữ  chân này được thi t k  n m phía trên m t board, thông qua các header cái 0.10­ế ế ằ ặinch (2.5 mm). Nhi u shield  ng d ng plug­in cũng đề ứ ụ ược thương m i hóa. Cácạ  board Arduino Nano, và Arduino­compatible Bare Bones Board và Boarduino có 

th  cung c p các chân header đ c   m t trên c a board dùng đ  c m vào cácể ấ ự ở ặ ủ ể ắ  breadboard

­Có nhi u bi n th  nh  Arduino­compatible và Arduino­derived. M t vàiề ế ể ư ộ  trong s  đó có ch c năng tố ứ ương đương v i Arduino và có th  s  d ng đ  thayớ ể ử ụ ể  

th  qua l i. Nhi u m  r ng cho Arduino đế ạ ề ở ộ ược th c thi n b ng cách thêm vàoự ệ ằ  các driver đ u ra, thầ ường s  d ng trong các trử ụ ường h c đ  đ n gi n hóa cácọ ể ơ ả  

c u trúc c a các 'con r p' và các robot nh  Nh ng board khác thấ ủ ệ ỏ ữ ường tươ  ng

đương v  đi n nh ng có thay đ i v  hình d ng­đôi khi còn duy trì đ  tề ệ ư ổ ề ạ ộ ươ  ngthích v i các shield, đôi khi không. Vài bi n th  s  d ng b  vi x  lý hoàn toànớ ế ể ử ụ ộ ử  khác bi t, v i các m c đ  tệ ớ ứ ộ ương thích khác nhau

b . Ph n m m c a Arduinoầ ề ủ

Môi trường phát tri n tích h p (IDE) c a Arduino là m t  ng d ng cross­ể ợ ủ ộ ứ ụplatform (đa n n t ng) đề ả ược vi t b ng Java, và t  IDE này s  đế ằ ừ ẽ ược s  d ngử ụ  cho Ngôn ng  l p trình x  lý (Processing programming language) và projectữ ậ ử  Wiring. Nó được thi t k  đ  dành cho nh ng ngế ế ể ữ ười m i t p làm quen v i lĩnhớ ậ ớ  

v c phát tri n ph n m m. Nó bao g m m t chự ể ầ ề ồ ộ ương trình code editor v i cácớ  

ch c năng nh  đánh d u cú pháp, t  đ ng brace matching, và t  đ ng canh l ,ứ ư ấ ự ộ ự ộ ề  cũng nh  compile(biên d ch) và upload chư ị ương trình lên board ch  v i 1 cúỉ ớ  

nh p chu t. M t chấ ộ ộ ương trình ho c code vi t cho Arduino đặ ế ược g i là m tọ ộ  sketch 

­Các chương trình Arduino được vi t b ng C ho c C++. Arduino IDE điế ằ ặ  kèm v i m t th  vi n ph n m m đớ ộ ư ệ ầ ề ược g i là "Wiring", t  project Wiring g c,ọ ừ ố  

có th  giúp các thao tác input/output để ược d  dàng h n. Ngễ ơ ười dùng ch  c nỉ ầ  

đ nh nghĩa 2 hàm đ  t o ra m t chị ể ạ ộ ương trình vòng th c thi (cyclic executive) cóự  

th  ch y để ạ ược:

VD :

setup(): hàm này ch y m i khi kh i đ ng m t chạ ỗ ở ộ ộ ương trình, dùng đ  thi tể ế  

l p các cài đ tậ ặloop(): hàm này được g i l p l i cho đ n khi t t ngu n board m chọ ặ ạ ế ắ ồ ạ

­M t chộ ương trình đi n hình cho m t b  vi đi u khi n đ n gi n ch  làể ộ ộ ề ể ơ ả ỉ  làm cho m t bóng đèn Led sáng/t t. Trong môi trộ ắ ường Arduino, ta s  ph iẽ ả  

vi t m t chế ộ ương trình gi ng nh  sau:ố ư

­ M t đ c đi m c a h u h t các board Arduino là chúng có m t đèn LED vàộ ặ ể ủ ầ ế ộ  

đi n tr  n i gi a chân 13 v i đ t; m t đ c đi m thu n ti n cho nhi u  ngệ ở ố ữ ớ ấ ộ ặ ể ậ ệ ề ứ  

d ng đ n gi n. Đo n code   trên không th  đ c đụ ơ ả ạ ở ể ọ ược b i m t compiler C++ở ộ  chu n nh  là m t chẩ ư ộ ương trình đúng, vì v y khi ta click vào nút "Upload to I/Oậ  board" trong IDE này, m t b n copy c a đo n code này s  độ ả ủ ạ ẽ ược ghi vào m tộ  file t m v i m t extra include header   phía trên cùng và m t hàm main () đ nạ ớ ộ ở ộ ơ  

gi n n m   phía đáy, đ  làm cho thàn m t chả ằ ở ể ộ ương trình C++ kh  d ng.ả ụ

­Arduino   IDE   này   s   d ng   GNU   toolchain   và   AVR   Libc   đ   biên   d chử ụ ể ị  

chương trình, và s  d ng avrdude đ  upload chử ụ ể ương trình lên board

­Vì n n t ng c a Arduino là các vi đi u khi n c a Atmel, cho nên môiề ả ủ ề ể ủ  

trường phát tri n c a Atmel, AVR Studio ho c các phiên b n Atmel Studio m iể ủ ặ ả ớ  

h n, cũng có th  đơ ể ượ ử ục s  d ng đ  làm ph n m m phát tri n cho Arduino.ể ầ ề ể

Hình 2.2.2.1 Board Arduino mega2560

Arduino Mega 2560 là phiên b n nâng c p c a Arduino Mega hay còn g i làả ấ ủ ọ  Arduino Mega 1280. S  khác bi t l n nh t v i Arduino Mega 1280 chính là chipự ệ ớ ấ ớ  nhân.   Arduino Mega  1280 s  d ng chip ATmega1280 v i  flash  memoryỞ ử ụ ớ  128KB, SRAM 8KB và EEPROM 4 KB.*

Arduino Mega 2560 là s n ph m tiêu bi u cho dòng m ch Mega là dòng boả ẩ ể ạ  

m ch có nhi u c i ti n so v i Arduino Uno (54 chân digital IO và 16 chânạ ề ả ế ớ  analog IO). Đ c bi t b  nh  flash c a MEGA đặ ệ ộ ớ ủ ược tăng lên m t cách đáng k ,ộ ể  

g p 4 l n so v i nh ng phiên b n cũ c a UNO R3. Đi u này cùng v i vi cấ ầ ớ ữ ả ủ ề ớ ệ  trang b  3 timer và 6 c ng interrupt khi n bo m ch Mega hoàn toàn có th  gi iị ổ ế ạ ể ả  quy t đế ược nhi u bài toán hóc búa, c n đi u khi n nhi u lo i đ ng c  và x  lýề ầ ề ể ề ạ ộ ơ ử  song song nhi u lu ng d  li u s  cũng nh  tề ồ ữ ệ ố ư ương tự

Ngoài vi c phát tri n đệ ể ượ ưc  u tiên, vi c k  th a cũng đệ ế ừ ược đ c bi t l uặ ệ ư  

ý. Trên m ch MEGA các chân digital v n t  0­13, analog t  0­5 và các chânạ ẫ ừ ừ  ngu n tồ ương t  thi t k  c a UNO. Do v y chúng ta d  dàng phát tri n nghiênự ế ế ủ ậ ễ ể  

c u theo ki u g p ghép module t  Arduino UNO bê sang Arduino mega. Ngoàiứ ể ắ ừ  

ra,   phiên b n này, các nhà thi t k  đã m nh d n thay đ i thi t k  Đ  cóở ả ế ế ạ ạ ổ ế ế ể  thêm được nhi u vùng nh  và nhi u chân IO h n, m t con chip khác đã thayề ớ ề ơ ộ  

th  cho Atmega1280. Theo dòng phát tri n c a vi đi u khi n nhúng, nh ng dế ể ủ ề ể ữ ự 

án l n c n nhi u dung lớ ầ ề ượng flash h n. Do v y, Arduino Mega 2560 ra đ iơ ậ ờ  

v i s  m nh gi i nh ng bài toán nh  th  ớ ứ ệ ả ữ ư ế

Arduino Mega được thi t k  cho nhi u d  án khó.V i 54 chân I/O kĩ thu tế ế ề ự ớ ậ  

s , 16 chân analog, cùng không gian khá r ng đ  b n có th  tích h p các m chố ộ ể ạ ể ợ ạ  

đi n t  c a d  án c a b n lên đó.ệ ử ủ ự ủ ạ

Tính năng n i b t c a Arduino Mega 2560 R3 ổ ậ ủ

Arduino Mega  2560 là board m ch vi   đi u khi n,  xây d ng d a trênạ ề ể ự ự  Atmega 2560. Nó có 54 chân I/O (trong đó có 15 chân có th  s  d ng làm chânể ử ụ  ouput v i ch c năng PWM), 16 chân đ u vào Analog, 4 UART, 1 th ch anhớ ứ ầ ạ  16Mhz, 1 c ng USB, 1 jack ngu n, 1 header, 1 nút nh n reset. Nó ch a m iổ ồ ấ ứ ọ  

th  c n thi t h  tr  cho ngứ ầ ế ỗ ợ ườ ậi l p trình vi đi u khi n, đ n gi n ch  vi c k tề ể ơ ả ỉ ệ ế  

n i nó v i máy tính b ng cable USB là có th  b t đ u h c t p. Mach Arduinoố ớ ằ ể ắ ầ ọ ậ  

2560 s  d ng tử ụ ương thích v i ph n l n các Shield c a Arduino UNO .ớ ầ ớ ủ

2.2.3 L a ch  linh ki n và các module .ự ọ ệ

C m Bi n Khí Gasả ế