Đồ án Phát triển hệ thống Iot cho công nghiệp thông minh

Thế nhung với sự can thiệp của máy móc, hệ thông cảm biến, sẽ giúp nguời nông dân giám sát một cách chính xác và hiệu quả nhất.Cảm biến - sensor: xuất phát từ chữ “ sense” nghĩa là giác

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA VŨNG TÀU

PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG IoT CHO NÔNG NGHIỆP THÔNG MINH

Họ và tên GVHD: Th.s Nguyễn Lương Thanh Tùng

Họ và tên SVTH: Phan Ngọc Hiểu

Trần Nguyễn Hoài Nam Chuyên Ngành : Điện tử công nghiệp

Vũng Tàu, tháng 5 năm 2020

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

ThS Nguyễn Lưong Thanh Tùng

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành Đồ án tốt nghiệp này Trước tiên chúng em xin chân

thành cảm ơn ban giám hiệu nhà trường đã tạo điều kiện cho chúng tôi có một môi trường học tập tốt

Chứng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến giảng viên Ths Nguyễn Lương Thanh Tùng, giảng viên trường Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu Trên cương vị là người hướng dẫn đề tài, đã trực tiếp hướng dẫn và nhiệt tinh giúp đỡ tại điều kiện cho chúng em trong suốt thời gian thực hiện Đồ án

Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trường Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu

đã cung cấp cho chúng em những kiến thức quý báu làm nền tảng cho những nghiên cún của chúng em trong việc thực hiện đồ án môn học

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay, sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, cuộc sống của con người đã có những thay đổi ngày càng tốt hơn, với những trang thiết bị hiện đại phục vụ công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước

Đặc biệt góp phần vào sự phát triển đó thi ngành kĩ thuật điện tử đã góp phần không nhỏ trong sự nghiệp xây dựng và phát triển đất nước Những thiết bị điện,điện tử được phát triển mạnh mẽ và được ứng dụng rỗng rãi trong đời sống cũng như sản suất

Từ những thời gian đầu phát triển vi xử lý đã cho thấy sự ưu việt của nó và cho tới ngày nay tính ưu việt đó ngày càng được khẳng định thêm Những thành tựu của nó đã có thể biến được những cái tưởng chừng như không thể thành những cái có thể, góp phần nâng cao đời sống vật chất và tinh thần cho con người

Ngày nay phát triển ngành nông nghiệp đang là một hướng đi mang lại nguồn lợi kinh tế cho nước nhà Nhưng nếu áp dụng phương pháp nông nghiệp truyền thống có lẽ hiệu quả trồng trọt cũng như hiệu quả kinh tế sẽ rất

thấp Chính vì vậy áp dụng công nghệ kỹ thuật là một hướng đi thông minh nhằm kế thừa cũng như phát huy những công nghệ kỹ thuật mà ngành khoa học ngày nay đã tìm ra

Nay chúng tôi thiết kế hệ thống giám sát nhiệt độ & độ ẩm & nước mưa & ánh sáng của môi trường nhà vườn và điều khiển bơm nước tưới cây,máy bơm nước vào bồn, máy quạt hút, máy quạt mát, đèn chiếu sáng, đèn sưởi, máy kéo rèm che mưa , máy kéo rèm che nắng qua mạng internet

Dù rất nổ lực trong quá trình thực hiện, nhưng giới hạn kiến thức cũng như thời gian làm gấp rút nên không tránh khỏi những sai sót Chúng em mong nhận được

sự đóng góp, bổ sung của Thầy để nội dung nghiên cứu có thể hoàn thiện hơn

MỤC LỤC

Chương 1: Mở đầu 8

I Đặt vấn đề 8

II Mục tiêu, nhiệm vụ và giới hạn đề tài 9

Chương 2: Giới thiệu về Internet of things (IoT) 10

I Internet of things là gì? 16

If ứ ng dụn g của IoT 17

III IoT trong tương lai 18

Chương 3: Tổng quan về các linh kiện được sử dụng 19

T ESP32 NodeMCU LuaNode32 19

1 MÔ tả 19

2 Thông số kỹ thuật 19

3.Sơ đồ chân 19

II Module Relay 19

1 Giới thiệu 19

2 Các loại Relay và cách xác định trạng thái của nó 20

3 Cách sử dụng Relay 21

4 Module Relay được sữ dụng 22

1 M ôTả: 22

2 Thông số kỹ thuật: 22

III Cảm biến DHT11 23

1 Mô tả: 23

2 Thông số kỹ thuật: 23

IV Cảm biến Photodiod Light Sensor 24

1 Mô tả: 24

2 Thông số kỹ thuật: 24

V Cảm biến Cảm Biến Nước Mưa (Rain Water Sensor ) 25

1 Mô tả: 25

2 Thông số kỹ thuật: 25

VI Cảm biến Cảm Biến Siêu Âm HC SR-04 27

1 MÔ tả: 27

2 Thông số kỹ thuật: 27

VII Nguồn Xung AC-DC HIECUBE HD0512P36SR 12VDC & 5VDC 36W 28

1 Mô tả: 28

2 Thông số kỹ thuật: 28

VIII Nguồn Tổ Ong 12V 29

1 Mô tả: 29

2 Thông Số Kỹ Thuật: 29

Chuơng 4: Giới thiệu về Webserver 31

I Giới thiệu ứng dụng W eb 31

1 K h á i niệm ứ n g d ụ n g w e b 31

2 C ác vẩn đ ề liên quan đến ứ n g d ụ n g w e b 32

3 C ác th u ậ t n g ữ th ư ờ n g d ù n g 32

II Tổng quan về Web Server 36

1 Đ ịnh nghĩa v ề W eb S e r v e r 36

2 N g u yên lỷ h o ạ t đ ộ n g của W eb S e rv e r 37

3 W eb C lien t 38

III Các giao thức sử dụng trên Web Server 38

ỉ.G ia o thứ c H T T P 38

2 G iao thứ c F T P 39

IV Các Web Server thông dụng 39

1 W eb S e rve r A p a c h e 39

2.I I S 40

3 Sun J a va System W eb S erver (J S W S ) 40

Chuơng 5: Thiết kế mạch và chuông trình điều khiển 42

I Nguyên lý sử dụng các thiết bị và thiết k ế 42

II Giao diện w eb: 43

Trang cài đặt: 45

III Phần cứng 45

III Sơ đồ xây dựng hệ thống IoT giám sát và điều khiển thiết b ị 47

IV.Code điều khiển 48

1 Webserver 48

2 ESP32 NodeMCU LuaNode32 56

Code đọc giá trị cảm biến: 57

Code điều khiển nút nhấn: 58

Chuơng 6: Kết luận và huớng phát triển đề tài 64

I Kết luận 64

II Huớng phát triển đề tài 64

TÀI LIỆU THAM K H Ả O 65

Chương 1: Mở đầu

I.Đặt vấn đề

Sự bùng nổ của các thiết bị, hệ thống và công nghệ thông minh gắn kết và kết nối trong cuộc sống của chúng ta đã tạo ra cơ hội để kết nối mọi điều với internet Việc thu thập dữ liệu kết quả và kết nối đã tạo ra hiệu quả và giải pháp

mà truớc đây chỉ mơ uớc trong các câu chuyện khoa học viễn tuởng

Hiện nay, hệ thống điều khiển không phải là một khái niệm mới mẻ nữa, nó đã hiện hữu trên tất cả quốc qia trên thế giới và hiện đang đóng một vai trò qua trọng trong các ngành công nông nghiệp và ngành điện IoT đuợc ứng dụng vào nông nghiệp ở hầu hết các giai đoạn từ quá trình sản xuất đến đóng gói và phân phối nông sản đến nguời tiêu dùng

Việc ứng dụng IoT vào nông nghiệp sẽ mang lại rất nhiều thuận lợi cho nguời nông dân, quan trọng hơn là nâng cao hiệu quả trồng trọt, cũng nhu nâng cao hiệu quả kinh tế Nhu chúng ta đều biết khí hậu ngày càng trở nên khắc nghiệt, thế nên việc con nguời tự theo dõi thời tiết và can thiệp, chăm sóc cây trồng sao cho kịp với sự thay đổi của khí hậu, quả thật tốn rất nhiều thời gian công sức, hiệu quả lại không cao Thế nhung với sự can thiệp của máy móc, hệ thông cảm biến, sẽ giúp nguời nông dân giám sát một cách chính xác và hiệu quả nhất.Cảm biến - sensor: xuất phát từ chữ “ sense” nghĩa là giác quan - do đó nó nhu các giác quan trong cơ thể con nguời Nhờ cảm biến mà mạch điện, hệ thống điện

có thể thu nhân thông tin từ bên ngoài Từ đó, hệ thống máy móc, điện tử tự động mới có thể tự động hiển thị thông tin về đại luợng đang cảm nhận hay điều khiển quá trình định truớc có khả năng thay đổi một cách uyển chuyển theo môi truờng hoạt động

Cảm biến là thiết bị dùng để cảm nhận biến đổi các đại luợng vật lý và các đại luợng không có tính chất điện cần đo thành các đại luợng điện có thể đo và xử lý đuợc

Các đại luợng cần đo (m) thuờng không có tính chất điện (nhu nhiệt độ, áp suất ) tác động lên cảm biến cho ta một đặc trung (s) mang tính chất điện (nhu điện tích, điện áp, dòng điện hoặc trở kháng) chứa đựng thông tin cho phép xác định giá trị của đại luợng đo Đặc trung (s) là hàm của đại luợng cần đo (m): s = F(m)Nhận thấy sự thuận lợi cũng nhu tính ứng dụng cao của IoT trong ngành nông nghiệp, cụ thể là là trong cây trồng, nhóm chúng tôi quyết định chọn đề tài “ Phát Triển Hệ Thống IoT Cho Nông Nghiệp Thông Minh”

Phạm vi ứng dụng:

> Công nghiệp

> Nghiên cứu khoa học

> Môi trường, khí tượng

> Thông tin viễn thông

II.Mục tiêu, nhiệm vụ và giới hạn đề tài

Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu và biết cách sử dụng cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT, cảm biến ánh sáng, cảm biến nước mưa, cảm biến siêu âm SRF-04 và điều khiển máy bơm, máy quạt, đèn qua internet

Xây dựng hệ thống IOT để giám sát nhiệt độ, độ ẩm, nước mưa, cường độ ánh sáng qua mạng internet bằng Webservice

Ý tưởng cốt lõi của hệ thống này là các thông tin từ các cảm biến sẽ được thu thập và truyền đến xử lý trung tâm(ESP32), sau đó trung tâm sẽ đưa ra các xử lý cho hệ thống bơm tưới, bơm bồn , máy quạt, hệ thống đèn hoạt động một cách phù hợp để tạo ra một môi trường thuận lợi nhất cho cây trồng phát triển tối ưu Đồng thời thu thập và giám sát thông tin lên internet để có thể giám sát và điều khiển các hoạt động của hệ thống

Chưotig 2: Giói thiệu về Internet of things (IoT)

Hiện nay, có rất nhiều cộng đồng và nền tảng phát triển hỗ trợ làm sản phẩm IoT, trong bài này người viết sẽ đi sâu vào phân tích và sử dụng những nền tảng đại diện cho từng nhóm công nghệ

• Social: Cộng đồng mã nguồn mở dùng ngôn ngữ Arduino - Top 3 ngôn

ngữ lập trinh thông dụng

• Mobile: Blynk một ứng dụng trên hai nền tảng ĨOS và Android giúp bạn

làm nhanh một ứng dụng trong vòng 5 phút để giám sát và điều khiển các thiết bị IoT

• Analyze: SpeakThing nền tảng mã nguồn mở loT cho phép bạn hiến thị

và phân tích dữ liệu

• Cloud: Particle Dashboard hỗ trợ lập trinh IDE online, lập trình một

thiết bị phần cứng như lập trình web với Restful

• Thing: Photon và SparkCore là một mạch được thiết kế tích hợp có thể

lập trình bàng ngôn ngữ Arduino và kết nối qua mạng Toàn bộ nền tảng này là OpenSource của hãng Particle

Photon

Photon là một mạch tích hợp bao gồm một chip lõi ARM và một chip Wifí đế kết nối Internet Phiên bản đầu tiên của nó có tên là Spark Core, được phát triển bởi hãng Particle vào năm 2013 từ dự án trên Kickstart

Photon được tích hợp sẵn các thư viện dùng cho việc kết nối mạng, nó dễ dàng được lập trình bằng Arduino chi' trong mấy phút Ví dụ, chỉ cần hai dòng lệnh chúng ta có thể biến Photon thành một server REST API thông qua Particle Cloud

để thu thập dữ liệu hoặc điều khiển các thiết bị khác Ngoài ra, Particle Cloud đã

hỗ trợ Webhook và có thể kết nối tới dịch vụ cloud của các hãng công nghệ lớn như Microsoft, Amazon và IFTTT - " i f this, then t h a f\

Ở giai đoạn đầu tiên trong tiến trình khởi nghiệp của mình, nhiều doanh nghiệp trên thế giới đã dùng Photon đễ phát triển Prototype Thậm chí sau khi đã có những nền tảng vững chắc họ vẫn tiếp tục làm việc với Particle để biến nó thành sản phẩm thương mại, hỗ trợ mở rộng quy mô quản lý sản phẩm Trong đó, sản phẩm tiêu biểu mà người viết muốn nhắc đến ở đây là máy pha cà phê Keurig Sản phẩm này chỉ làm thử trong một ngày, sau một tháng đội ngũ sản xuất đã hoàn thành sản phẩm và chỉ 6 tháng sau, sản phẩm đã được trình làng trực tiếp trên thị trường

Michael Cunningham, CIO, Keurig

Hệ sinh thái vườn thông minh trong nhà của Grove Lab (https://grovelabs.iol cũng là một trong nhũng sản phẩm tiêu biểu khi chỉ với duy nhất một kỹ sư nhúng,

họ đã hoàn thành dự án này

Các sản phẩm của Particle đều dược OpenSource trên GITHUB tại địa chỉ https://githưb.com/spark

Hiện nay hãng có 3 dòng sản phẩm chính là module wifi Photon, KĨT Photon, Electron 2G/3G, dòng sản phẩm đầu tiên Spark Core đã ngừng bán.

Blynk

Blynk là một ứng dụng trên ĨOS và Android hỗ trợ lập trình viên viết các ímg dụng di động cho thiết bị thông minh - IoT chỉ trong vài phút, ứng dụng này dễ dàng kết nối với các mạch tích họp và nền tảng thông dụng như Arduino, Raspberry Pi, Esp8266, Particle (Photon/ SparkCore) thông qua Internet Với Blynk Cloud, người dùng có thể đồng bộ dữ liệu với ứng dụng di động từ thư viện ở các nền tảng khác nhau Sản phẩm này có giao diện tương đối dễ dùng, thao tác bằng cách kéo thả và hiện đang miễn phí với dự án thử nghiệm, dùng thử Riêng đối vói một số thiết bị, ứng dụng Blynk đã bắt đầu có hình thức thu phí

Các ứng dụng tiêu biểu của Blynk: tay điều khiển Drone, giám sát và ứng dụng trồng cây thông minh qua Arduino Chi tiết tham khảo tại: http://www.blvnk■ cc/

ThingSpeak là một mã nguồn mở cho các ứng dụng của “Internet of Things” Mã nguồn này hỗ trợ các API 1 ưu trữ, lấy dữ liệu từ các thiết bị, sản phẩm sử dụng HTTP qua Internet hoặc thông qua một Local Area Network Như một HUB đợi các thông tin cảm biến từ thiết bị và có nhiệm vụ lưu trữ và xử lý dữ liệu, với ThingSpeak, bạn có thể tạo ra các ứng dụng phân tích dữ liệu, lưu trữ dữ liệu, quản lý dữ liệu một cách đơn giản

ThinkSpeak được phát triển bởi ioBridge và được opensource trên GĨTHUB https://github.com/iobridge/thingspeak

Kết hợp 3 nền tảng trên để xây dụng nhanh một sản phẩm IoT

Xây dựng ứng dụng theo dõi nhiệt độ, độ ẩm, nước mưa, ánh sáng sừ dụng cảm biến DHT11 , HC SR-04, Light Sensor & Rain Sensor

đã phát triển từ sự hội tụ của công nghệ không dây, công nghệ vi cơ điện tử và Internet Nói đơn giản là một tập hợp các thiết bị có khả năng kết nối với nhau, với Internet và với thế giới bên ngoài để thực hiện một công việc nào đó

Hay hiểu một cách đơn giản IOT là tất cả các thiết bị có thể kết nối với nhau Việc kết nối thì có thể thực hiện qua Wi-Fi, mạng viễn thông băng rộng (3G, 4G), Bluetooth, ZigBee, hồng ngoại Các thiết bị có thể là điện thoại thông minh, máy pha cafe, máy giặt, tai nghe, bóng đèn, và nhiều thiết bị khác Cisco, nhà cung cấp giải pháp và thiết bị mạng hàng đầu hiện nay dự báo: Đến năm 2020, sẽ

có khoảng 50 tỷ đồ vật kết nối vào Internet, thậm chí con số này còn gia tăng nhiều hơn nữa IoT sẽ là mạng khổng lồ kết nối tất cả mọi thứ, bao gồm cả con người và sẽ tồn tại các mối quan hệ giữa người và người, người và thiết bị, thiết

bị và thiết bị Một mạng lưới IoT có thể chứa đến 50 đến 100 nghìn tỉ đối tượng được kết nối và mạng lưới này có thể theo dõi sự di chuyển của từng đối tượng Một con người sống trong thành thị có thể bị bao bọc xung quanh bởi 1000 đến

5000 đối tượng có khả năng theo dối

ILỨng dụng của IoT

IoT có ứng dụng rộng vô cùng, có thể kể ra một số thư như sau:

■ Quản lí chất thải

■ Quản lí và lập kế hoạch quản lí đô thị

" Quản lí môi trường

■ Phản hồi trong các tinh huống khẩn cấp

■ Mua sắm thông minh

■ Quản lí các thiết bị cá nhân

■ Đồng hồ đo thông minh

■ Tự động hóa ngôi nhà

Tác động của IOT rất đa dạng, trên các lĩnh vực: quản lý hạ tầng, y tế, xây dựng

và tự động hóa, giao thông Cụ thể trong lĩnh vực y tế, Thiết bị IoT có thể được

sử dụng để cho phép theo dõi sức khỏe từ xa và hệ thống thông báo khẩn cấp Các thiết bị theo dõi sức khỏe có thể dao động từ huyết áp và nhịp tim màn với các thiết bị tiên tiến có khả năng giám sát cấy ghép đặc biệt, chẳng hạn như máy điều hòa nhịp hoặc trợ thính tiên tiến, cảm biến đặc biệt cũng có thể được trang

bị trong không gian sống để theo dõi sức khỏe và thịnh vượng chung là người già, trong khi cũng bảo đảm xử lý thích hợp đang được quản trị và hỗ trợ người dân lấy lại mất tính di động thông qua điều trị là tốt thiết bí tiêu dùng khác để khuyến khích lối Sống lành mạnh, chẳng hạn như, quy mô kết nối hoặc máy theo dối tim mạch

IILIoT trong tương lai

Vì sao Cisco, Intel, và Qualcomm tài trợ khởi nghiệp cho IoT? Vì Tiềm năng hưởng lợi từ việc đầu tư vào các công ty khởi nghiệp đáng để mạo hiểm cho các hãng công nghệ khổng lồ Như trong năm 2014, Intel kiếm hơn 2 tỷ USD từ Internet of Things

Những con số khẳng định IOT là xu hướng của tương lai

Internet of Things đến năm 2020:

+ 4 tỷ người kết nối với nhau

+ 4 ngàn tỷ USD doanh thu

Chưong 3: Tổng quan về các linh kiện được sử dụng

I ESP32 NodeMCU LuaNode32

1 Mô tả

Kit RF thu phát Wifi BLE ESP32 NodeMCU LuaNode32 được phát triển trên nền module trung tâm là ESP32 với công nghệ Wifi, BLE và nhân ARM SoC tích hợp mới nhất hiện nay, kit có thiết kế phần cứng, firmware và cách sử dụng tương

tự Kít NodeMCEl ESP8266, với ưu điểm là cách sử dụng dễ dàng, ra chân đầy

đủ, tích hợp mạch nạp và giao tiếp UART CP2102, Kit Wifi BLE ESP32 NodeMCU LuaNode32 là sự lựa chọn hàng đầu trong các nghiên cứu, ứng dụng

về Wifi, BLE, ĩoT và điều khiển, thu thập dữ liệu qua mạng

2 Thông số kỹ thuật

Module trung tâm: Wifi BLE SoC ESP32 ESP-WROOM-32

• Nguồn sử dụng: 5VDC từ cổng Micro USB

• Tích hợp mạch nạp và giao tiếp UART CP2102

• Ra chân đầy đủ module ESP32, chuẩn chân cắm 2.54mm

• Tích hợp Led Status, nút BOOT và ENABLE

mạch Dòng điện qua cuộn dây có thể được bật hoặc tắt vì thế 1'ơle có hai vị trí chuyển mạch qua lại.

Các chân đấu nối và chân chuyển mạch của rơle thường được ký hiệu là COM

COM/POLE = là chân chung, là nơi kết nối đường cấp nguồn chờ

NC và NO là 2 chân chuyển đổi

Trong đó: NC là điểm thường đóng, chân COM/POLE được kết nối với NC khi cuộn dây rơle không nhiễm từ (khi 2 đầu cuộn dây không được cấp diện)

NO = là điếm thường mở, COM/POLE được kết nối với NO khi cuộn dây rơle được từ hóa (được cấp điện)

2.Các loại Relay và cách xác định trạng thái của nó

Trên thị trường chúng ta có 2 loại modưle rơ-le: module rơ-le đóng ở mức thấp (nối cực âm vào chân tín hiệu rơ-le sẽ đóng), module rơ-le đóng ở mức cao (nối cực dương vào chân tín hiệu 1'ơ-le sẽ đóng) Nếu so sánh giữa 2 module rơ-le có cùng thông số kỹ thuật thì hầu hết mọi linh kiện của nó đều giống nhau, chỉ khác nhau ở chỗ cái transistor của mỗi module Chính vì cái transistor này nên mới sinh ra 2 loại module rơ-le này đấy (có 2 loại transistor là NPN - kích ở mức cao, và PNP - kích ở mức thấp)

Module relay kích mức cao

Module relay kích ở mức thấp

3.Cách sử dụng Relay

3 chân dùng để kích

o +: cấp hiệu điện thế kích tối ưu vào chân này

o - : nối với cực âm

o IN: chân tín hiệu, tùy vào loại module rơ-le mà nó sẽ làm nhiệm vụ kích rơ-le

■ Nếu đang dùng module rơ-le kích ở mức cao và chân IN bạn cấp điện thế dương vào thì module rơ-le của bạn sẽ được kích, ngược lại thì không

■ Tương tự với module rơ-le kích ở mức thấp

3 1 A _ _ 1 _ • _ Ạ • r * /V 1 ^ _ _ - » • /V Ạ _ _ _ À J _ _ _

chân còn lại nôi với đô dùng điện công suât cao:

o COM: chân nối với 1 chân bất kỳ của đồ dùng điện, nhung nên mắc vào đây chân lửa (nóng) nếu dùng hiệu điện thế xoay chiều và cực dương nếu

là hiệu điện một chiều

o ON hoặc NO: chân này sẽ nối với chân lửa (nóng) nếu dùng điện xoay chiều và cực dương của nguồn nếu dòng điện một chiều

OFF hoặc NC: chân này sẽ nối chân lạnh (trung hòa) nếu dùng điện xoay chiều

và cực âm của nguồn nếu dùng điện một chiều

4.Module Relay được sữ dụng

1 MÔ Tả:

Mạch 8 Relay Opto cách ly 5VDC thích hợp với các ứng dụng đóng ngắt tải AC hoặc DC, mạch có thiết kế nhỏ gọn, tích hợp opto và transistor cách ly, kích đóng bằng mức thấp (OVDC) phù hợp với mọi loại MCU và thiết kế có thể sử dụng nguồn ngoài giúp cho việc sử dụng trở nên thật linh động và dễ dàng

2 Thông số kỹ thuật:

• Điện áp sử dụng: 5VDC

• Tín hiệu kích: TTL 3.3-5VDC, mức thấp Low Relay đóng, mức cao High Relay ngắt

• Mỗi Relay tiêu thụ dòng khoảng 80mA,

• Điện thế đóng ngắt tối đa: AC250V ~ 10A hoặc DC30V ~ 10A (Để an toàn nên dùng cho tải có công suất <100W)

• Tích hợp Opto cách ly, Diod chống nhiễu và đèn báo tín hiệu kích

• Kích thước: 137 X 56 X 20mm

IlI.Cảm biến DHT11

l.Mô tả:

Grove - Temperature & Humidity Sensor DHT11 (Cảm biến nhiệt độ & độ ẩm) được sử dụng để xác định nhiệt độ và độ ẩm của không khí trong các úng dụng: trồng cây, theo dõi thời tiết, cảm biến được tích hợp bộ tiền xử lý bên trong giúp trả ra giá trị nhiệt độ và độ ẩm chính xác mà không cần qua các bước tính toán phức tạp

2.Thông số kỹ thuật:

- Điện áp hoạt động: 3 —> 5V

- Dải nhiệt độ đo: 0 -> 55°c với độ chính xác là ±2°c

- Dải độ ẩm đo: 20 -> 90% với độ chính xác là 5%

- Kích thước: 15 5mm X 12mm X 5.5mm

- Tần số lấy mẫu: 1Hz, nghĩa là 1 giây DHT11 lấy mẫu một lần

- 4 chân: vcc ( cực (+) nguồn ), DATA(chân tín hiệu), NC, GND(cực (-)

Ví dụ: ta nhận được 40 bit dữ liệu như sau:

0011 0101 0000 0000 0001 1000 0000 0000 0100 1101

Tính toán:

8bit checksum: 0011 0101 + 0000 0000 + 0001 1000 + 0000 0000 = 0100 1101

Độ ẩm: 0011 0101 = 35H = 53% (ở đây do phần thập phân có giá trị 0000 0000, nên ta bỏ qua không tính phần thập phân)

Nhiệt độ: 0001 1000 = 18H = 24°c (ở đây do phần thập phân có giá trị 0000

0000 nên ta bỏ qua không tính phần thập phân)

IV.Cảm biến Photodiod Light Sensor

1 Mô tả:

Photodiod Light Sensor là cảm biến cuờng độ ánh sáng

Cảm biến ánh sáng Photodiod Light Sensor sử dụng Photodiod thay vì quang trở để cảm biến ánh sáng nên cho độ chính xác và độ ổn định cao, cảm biến có Opamp tích hợp cho cả hai ngõ ra tín hiệu là Digital và Analog rất dễ sử dụng, thích hợp cho các ứng dụng nhận biết sáng tối, cảm biến cuờng độ sáng,

2 Thông số kỹ thuật:

Nguồn: 3.3-> 5VDC

• Sử dụng Photodiod cho độ chính xác cao

• Xuất tín hiệu Digital tinh chỉnh bằng biến trở trên mạch hoặc Analog rất dễ

Cách điều khiển:

Ngõ ra DO trên cảm biến được dùng để xác định cường độ sáng của môi trường, khi ở ngoài sáng, ngõ ra DO là giá trị 0, khi ở trong tối, ngõ ra DO là 1 Trên cảm biến có 1 biến trở để điều chỉnh cường độ sáng phát hiện, khi văn cùng chiều kim đồng hồ thì sẽ làm giảm cường độ sáng nhận biết của cảm biến, tức là môi trường phải ít sáng hơn nữa thì cảm biến mới đọc gía trị digital là 1,

V.Cảm biến Cảm Biến Nước Mưa (Rain Water Sensor )

1 Mô tả:

Cảm biến nước mưa (Rain Water Sensor) được sử dụng để phát hiện mưa, nước hoặc các dung dịch dẫn điện tiếp xúc với bề mặt cảm biến sẽ phát ra tín hiệu để làm các ứng dụng tự động: phát hiện mưa, báo mực nước tự động,

• Có đèn báo hiệu nguồn và đầu ra

• Độ nhạy có thể được điều chỉnh thông qua chiết áp

» LED sáng lên khi không cỏ mưa đầu ra cao, cỏ mưa, đầu ra thấp LED tắt

AO Đầu ra tín hiệu Analog

DO Đầu ra tín hiệu TTL chuyến đỗi

Cach dieu khiên:

Mach câm bien mira hoat dong bang each so sanh bien diên thé cûa mach cam bien näm ngoài t rö’i vdi giâ tri dinh trirdc (giâ tri này thay doi dupe thông qua 1 bien trd màu xanh) tù dô phât ra tin hiêu döng / ngât ro le qua chân DO

Khi câm bien khô râo (trài không mua), chân DO cûa module câm bien mua së dupe giû o mue cao (5V-12V) Khi co niioc trên bè mat câm bien (trài mua), dèn LED màu dô së sang lên, chân DO diroc kéo xuong thâp (OV)

• mira: diên khâng tang lên, và diên âp dàu ra giâm

• Khô: diên khâng thâp hon, và diên âp dàu ra là cao hon

| Lower Output Voltage

^ Higher Output Voltage

VI Cảm biến Cảm Biến Siêu Âm HC SR-04

1 Mô tả:

Cảm biến siêu âm Ultrasonic HC-SR04 được sử dụng để nhận biết khoảng cách

từ vật thể đến cảm biến nhờ sóng siêu âm, cảm biến có thời gian phản hồi

nhanh, độ chính xác cao, phù hợp cho các ứng dụng phát hiện vật cản, đo

khoảng cách bằng sóng siêu âm

Cảm biến siêu âm Ultrasonic HC-SR04 sử dụng cặp chân Echo / Trigger để phát và nhận tín hiệu, cảm biến được sử dụng phổ biến với vô số bộ thư viện và Code mẫu với Arduino

2 Thông số kỹ thuật:

• Điện áp hoạt động: 5VDC

• Dòng tiêu thụ: 10~40mA

• Tín hiệu giao tiếp: TTL

• Chân tín hiệu: Echo, Trigger

• Góc quét: <15 độ

• Tần số phát sóng: 40Khz

• Khoảng cách đo được: 2~450cm (khoảng cách xa nhất đạt được ở điềukhiên lý tưởng với không gian trống và bề mặt vật thể bằng phẳng, trong điều kiện bình thường cảm biến cho kết quả chính xác nhất ở khoảng cách

TRIG Chân phát sóng âm Là chu kỳ của của điện cao /thấp diễn ra.

ECHO Trạng thái ban dầu là ov, khi có tín hiệu trả về sẽ là 5V và

sau đó trở về ov

GND Mass

Cách điều khiển:

Để đo khoảng cách, ta sẽ phát 1 xung rất ngắn (5 microseconds) từ

chân Trig Sau đó, cảm biến siêu âm sẽ tạo ra 1 xung HIGH ở chân Echo cho đến khi nhận lại được sóng phản xạ ở pin này Chiều rộng của xung sẽ bằng với thời gian sóng siêu âm được phát từ cảm biển và quay trở lại

Tốc độ của âm thanh trong không khí là 340 m/s (hằng số vật lý), tương đương với 29,412 microSeconds/cm (106 / (340*100)) Tính được sóng âm di chuyển 1

cm trong không khí sẽ mất 1000 / 344 * 100 ~= 29.1 ms Khi đã tính được thời

gian, ta sẽ chia cho 29,412 để nhận được khoảng cách

VU Nguồn Xung AC-DC HIECUBE HD0512P36SR 12VDC & 5VDC 36W

1 Mô tả:

Nguồn xung AC-DC HIECƯBE HD0512P36SR 12VDC & 5VDC 36W có thiết

kế chắc chắn chuyên nghiệp, sử dụng các linh kiện chất lượng tốt cho điện áp và công suất đầu ra chính xác ổn định, rất thích hợp cho các board mạch sử dụng

Vi điều khiển, Cảm biến, Relay, để thực hiện vô số các ứng dụng khác nhau

2.Thông số kỹ thuật:

• Điện áp đầu vào: 85-265VAC 50/60HZ

• Điện áp đầu ra: 12VDC & 5VDC

• Dòng đầu ra tối đa:

o 5VDC: 0.5A

o 12VDC: 3A

• Công suất đầu ra tối đa: 36W

• Kích thước: 23 X 48 X 36mm

Nguồn tổ ong 12V5A hay còn gọi là bộ nguồn một chiều 12 volt đuợc thiết kế

để chuyển đổi điện áp từ nguồn xoay chiều 110/220VAC thành nguồn một chiều 12VDC để cung cấp cho các thiết bị hoạt động

Nguồn tố ong 12V5A đuợc sử dụng rộng rãi trong các thiết bị công nghiệp và dân dụng Trong công nghiệp chúng thường được sử dụng để cấp nguồn cho một số thiết bị của tủ điện

2 Thông Số Kỹ Thuật:

• Điện áp đầu vào: 100VAC ~ 250VAC

• Tần số hoạt động: 47 ~ 63HZ

• Công suất: 6QW

• Điện áp đầu ra: 12V

• Dòng điện tối đa: 5A

• Điện áp điều chỉnh: ± 10%

• Hiệu suất > 85%

• Điều chỉnh điện áp (Đầy tải) < 0.3%

• Bảo vệ quá tải 105% — 150% công suất định mức, phục hồi tự động

^

Chương 4: Giới thiệu vê Webserver

I.Giới thiệu ứng dụng Web

1.1 K iến trúc c ơ bản

về cơ bản, một ứng dụng web bao gồm vài thành phần, các thành phần này là một web server, nội dung ứng dụng có trên 1 web server và tiêu biểu là nơi lưu trữ dữ liệu cuối cùng cho các giao diện và truy cập ứng dụng Đây là mục tiêu rất

cơ bản của ứng dụng

Kiến trúc ứng dụng Web được tạo bởi các thành phần sau:

- Web server

- Nội dung ứng dụng (Application content)

- Lưu trữ dữ liệu (datastore)

1.2 H o ạ t đ ộ n g của ứ n g d ụ n g w eb

Quá trình hoạt động bắt đầu với yêu cầu được tạo ra từ người dùng trên trình duyệt, gửi qua Internet tới trình chủ Web ứng dụng (Web application Serve r) Web ứng dụng truy cập máy chủ chứa cơ sở dữ liệu để thực hiện nhiệm vụ được yêu cầu: cập nhật, truy vấn thông tin đang nằm trong cơ sở dữ liệu Sau đó ứng dụng Web gửi thông tin lại cho người dùng qua ừình duyệt

1.3 K ế t nổi với c ơ s ở d ữ liệu

Một ứng dụng phải được viết trong một ngôn ngữ chủ được hổ trợ bởi hệ thống đặc biệt Mỗi DBMS (Database Management System) có cách sở hữu những ứng dụng được cho phép sử dụng nó Ưu điểm của SQL làm dễ dàng các nhà phát triển để chuẩn hóa dữ liệu định nghĩa và dữ liệu thao tác và hầu hết các nhà quản trị cơ sở dữ liệu chọn SQL là ngôn ngữ truy vấn của họ

Tuy nhiên, ứng dụng và sự phân chia cơ sở dữ liệu chỉ đạt được ưu điểm của mô hình lập trình Client-Server Giao diện ứng dụng với cơ sở dữ liệu bằng phương

pháp kết nối cơ sỏ dữ liệu APIs cung cấp với ngôn ngữ lập trình đuợc sử dụng để phát triển ứng dụng Những bộ kết nối cơ sở dữ liệu APIs là có thể liru trữ những thông tin kết nối cơ sở dữ liệu và ủy nhiệm thu, và chúng có khả năng để gởi câu truy vấn SQL đến cơ sở dữ liệu, nhận kết quả từ câu truy vấn và trả chúng lại cho ứng dụng.

Có 3 cách phổ biến nhất của giao diện ứng dụng web với cơ sở dữ liệu sau cùng là:

- Native database APIs

- Sử dụng ứng dụng Web từ mã nguồn mở (thuờng gọi là open source nhung không theo dõi và cập nhật các bản vá lỗi bảo mật)

- ứ ng dụng web đuợc phát triển từ những nguời lập trình, mà họ không quan tâm nhiều hoặc thiếu kinh nghiệm trong việc bảo mật cho ứng dụng của mình Họ không có một đội ngũ chuyên về kiểm tra lỗi bảo mật nên trang web thuờng có nhiều lỗ hổng

- Phát triển ứng dụng Web từ một ứng dụng mở khác nhung nguời phát triển thuờng không kiểm tra lỗi bảo mật ứng dụng cũ truớc khi phát triển tiếp, nên vẫn tồn tại các lỗi bảo mật

Ngày nay do sự phát triển bùng nổ của Internet, nên ứng dụng web đuợc sử dụng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực nhu báo điện tử, các trang giao dịch trực tuyến, các trang quảng cáo điện tử, các web thông tin của các doanh nghiệp hay chính phủ Chính vì sự phát triển rộng rãi này nên ứng dụng web luôn bị nguời ta tìm cách khai thác những lỗ hổng với những mục đích khác nhau

3 C ác thuật n g ữ th ư ờ n g d ù n g

3.1 H T T P H ea d er

HTTP header là phần đầu (header) của thông tin mà trình khách và trình chủ gửi cho nhau Những thông tin trình khách gửi cho trình chủ đuợc gọi là HTTP requests (yêu cầu) còn trình chủ gửi cho trình khách là HTTP responses (trả lời) Thông thuờng, một HTTP header gồm nhiều dòng, mỗi dòng chứa tên tham số