Thiết kế mạch đo nhiệt độ độ ẩm truyền thông qua bluetooth

ề hiệu năng và tiếtPhiên bản nâng cấp của 2.0 với sự cải thiện v+ EDRkiệm năng lượng nhưng không cho phép truyền những file có 1.1 Mụctiêuthiếtkế CHƯƠNG1.TỔNGQUANĐÊT INÔI Thiếtkếmạchđon

ĐẠIHỌCBACHKHOAH NÔI NÔI ̣

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Kýtên

Ngày nay trênthế giới với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học – công nghệ đã gópphầngiúpchấtlượngcuộcsốngconngườikhôngngừngđượcnângcao.Thêmvàođósựxâm

nhậptrựctiếpcủainternetvàocuộcsốngcủachúngtangàycàngnhiều.Nhucầucủaconngườingàycàngcaođưađếnnhữngtháchthứcnhữngđòihỏikhôngngừngcủacácngành,

lĩnhvựckhácnhauchođếnnhucầuthiếtyếucủaconngườitrongcuộcsống

Nhận thức được tầm ứng dụng thực tiễn của nông nghiệp xanh, và sự quan trong củatruyềnthôngtronghệthốngnôngnghiệpxanhlàcơsởđểchúngemchọnđềtàiđồánthiếtkếlà

“Thiếtkếhệthốnggiámsátnhiệtđộ,độẩmtruyềnthốngBluetoothhiểnthịkếtquảmáytính” Trongsuốt thời gian hoàn thành đồ án, chúng em đã tìm hiểu về vi điều khiển, các chế độ truyềnthông, cảm biến đo, cơ cấu chấp hành, cách kết nối Bluetooth, điều khiển quađiệnthoạithôngminh

TrướchếtemxingửilờicảmơntớithầyNguyễnĐạiDươngđãhướngdẫnchỉdạyđể bọnemhoànthànhbản báocáo đồán này.Vì hiểubiết cònhạn hẹpvà doảnh hưởngcủa dịch Covid-19 nênchúng em không thể tránh những thiếu sót Bọn em mong nhậnđượcnhữngsựgópý,sửađổitừphíathầyđểđồáncủaemđượchoànthiệnhơn

Bọnemxinchânthànhcảmơn!

Hànội,9-2021

CHƯƠNG1.TỔNGQUANĐÊT INÔI 1

1.1 Mụctiêuthiếtkế 1

1.2 GiớithiệucôngnghệBluetooth 1

1.2.1 CácphiênbảncủaBluetooth 1

1.2.2 DảitầnsốhoạtđộngcủaBluetooth 2

1.2.3 ƯuvànhượcđiểmcủacôngnghệBluetooth 2

1.2.4 CácứngdụngnổibậtcủaBluetooth 3

1.2.5 VấnđềbảomậttrongcôngnghệBluetooth 3

1.2.6 CơchếhoạtđộngcủaBluetooth 4

1.3 ModuleBluetoothHC05 5

1.4 CảmbiếnDHT11 5

1.4.1 Thôngsốkỹthuật 6

1.4.2 KếtnốivớiMCU 8

1.5 ViđiềukhiểnPIC16F877A 8

1.5.1 Cấutrúctổngquát 9

1.5.2 Sơđồchân 10

CHƯƠNG2.THIẾTKẾHỆTHỐNG 14

2.1 Sơđồhệthống 14

2.2 Sơđồkhốichohaikhối 14

2.3 Thiếtkế 14

2.3.1 Nguồn 14

2.3.2 Khốicảmbiến 14

2.3.3 KhốiLCDvàtruyềnthôngBluetoothHC05 15

2.4 Lưuđồthuậttoán 16

2.5 HìnhảnhvàkếtquảmôphỏngquaphầnmềmProteus8.9 17

2.6 Kếtquảthựctế 19

2.7 Đánhgiávàkếtluận 21

T INÔI LIỆUTHAMKHẢO 22

Hình1.1:CôngnghệBluetooth 1

Hình1.2:ModuleBluetoothHC05 5

Hình1.3:CảmbiếnDHT11 6

Hình1.4:CácchâncủaDHT11 7

Hình1.5:SơđồkếtnốiDHT11với1MCU 8

Hình1.6: Viđiều khiểnPIC16F877A 8

Hình1.7:CấutrúccủaPIC16F877A 9

Hình1.8:SơđồchâncủaPIC16F877A 10

Hình2.1:Sơđồhệthống 14

Hình2.2:Sơđồkhốihainodemạch 14

Hình2.3:Sơđồmạchnodecảmbiến 15

Hình2.4:SơđồLCDvàtruyềnthôngHC05 16

Hình2.5:Lưuđồthuậttoánnodecảmbiến 17

Hình2.6:Sơđồmôphỏngproteus 18

Hình2.7:Kếtquảmôphỏngproteus 18

Hình2.8:Hìnhảnhthựctếsảnphẩm 21

Hình2.9:Kếtquảhiểnthịtrênđiệnthoại 22

DANHMỤCBẢNGBIỂUBảng1.1:CácphiênbảncủaBluetooth 2Bảng1.2:ThôngsốchitiếtcủaDHT11 7Bảng1.3:ChứcnăngcácchâncủaPIC16F877A 10

Phiên bảnChi tiết

Bluetooth 1.0Có tốc độ gần 1Mbps nhưng lại gặp nhiều vấn đề về khả năng và 1.0Btương thích trên thiết bị

Bluetooth 1.1Là bản chuẩn hóa theo chuẩn IEEE 802.15 và phiên bản sửa lỗi của 1.0 nhưng không thay đổi tốc độ.Bluetooth 1.2có sự cải thiện về thời gian dò tìm và tốc độ kết nối nhanh hơn so với chuẩn 1.1 lên tới 721kbs/s

Bluetooth 2.0Được công bố năm 2004, giúp tăng tốc độ truyền dữ liệu với tốc

Bl + EDR2.1uetooth độ của Bluetooth 2.0 + EDR lên tới 2.1 Mbps ề hiệu năng và tiếtPhiên bản nâng cấp của 2.0 với sự cải thiện v+ EDRkiệm năng lượng nhưng không cho phép truyền những file có

1.1 Mụctiêuthiếtkế

CHƯƠNG1.TỔNGQUANĐÊT INÔI

Thiếtkếmạchđonhiệtđộ-độẩmtruyềnthôngtinbằngbluetooth1.2 GiớithiệucôngnghệBluetooth

Hình1.1:Côngn nghệBluetooth

Bluetooth là chuẩn kết nối không dây tầm ngắn, thiết kế chocáckết nối thiết bị cánhân, trong phạm vi băng tần 2,4Ghz Côngnghệ này có thể được dùng để kết nối hoặc chuyển dữliệu giữacác thiết bị không dây, chuyển cuộc gọi và dữ liệu như danh

bạ, lịch giữa cácdesktop,notebook

Nhờchứcnăngđiềukhiểntừxakhôngdây,truyềndữliệuổnđịnh,tiêuthụnănglượng

cựcthấp,côngnghệmởđãgiúpcôngnghệBluetoothtrởnênhấpdẫnsửdụngchocácứngdụng,đặcbiệtlàứngdụngtrongnhàthôngminhcôngnghệbluetoothhiệnnay

1.2.1 CácphiênbảncủaBluetooth

Bang1.1:CácphiênbancủaBluetooth

o0t1ín3.hPiệhui,êknếbtảnnốicóthôcảnigtmiếinnhlớhnơnhvưà:ccảả

- Kết nối điện thoại và tai nghe Bluetooth khiếncho việc nghe máy khilái xe hoặcbậnviệcdễdàng.

➢ Giaotiếpkhôngdâygiữacácthiếtbịvào ramáytínhnhưchuột,bànphím vàmáyin…

➢ Truyền dữ liệu giữa các thiết bị dùng giao thức OBEX (dùng trao đổi cácdữliệuvậtlýnhưtậptin,hìnhảnhvàcácdạngnhịphân)

➢ Thaythếcácgiaotiếpnốitiếpdùngdâytruyềnthốnggiữacácthiếtbịđo,thiếtbịđịnh vịdùng GPS, thiết bị y tế, máyquét mã vạch, và các thiết biji điều khiển giaothông

NếuaiđócóthểpháthiệnrathiếtbịBluetoothcủabạn,thìngườinàyhoàntoàncókhảnăng gửi các tinnhắn không yêu cầu và lạm dụng dịch vụ Bluetooth của bạn hoặc xâmnhậphaysửađổidữliệucủabạn.Cácviruthoặccácmãnguyhiểmkháccũngcóthểlợidụngcôngnghệ này để làm hại thiết bị Nếu đã bị xâmnhập, dữ liệu của bạn có thể sẽ bịsửađổi,làmtổnhạihaybịđánhcắphoặcmất

1.2.5.2Phươngphápbaovệ

- VôhiệuhóaBluetoothkhikhôngsửdụngchúng–Trừkhibạnkíchhoạtviệctruyềntải

thôngtintừthiếtbịnàyđếnmộtthiếtbịkhác,nếukhôngbạnnênvôhiệuhóacôngnghệnàyđểtránhnhữngngườikhônghợplệcóthểxâmnhập

- Sử dụng Bluetooth trong chế độ ẩn – khi kích hoạt Bluetooth- hãy đặt nó trong trạng thái “không thể phát hiện “ Chế độ ẩnnhằm ngăn chặn các thiết bị khác nhận ra thiết bịcủa bạn.Điều này không ngăn cản bạn kếtnối đến các thiếtbị Bluetooth khác Thậm chí cảhaicũngcóthểnhậnranhauđểkếtnốinếuchúngcùngtrongchếđộẩn.Cácthiếtbịnhưđiệnthoạidi động vàtai nghe không dây cần phải đặt trong chế độ “ không phát hiện “ kết nối ban đầu thì chúngluôn nhận ra thiết bị kia mà không cần tìm kiếm lại kết nối nữa cho lần tiếp theo -CẩnthậnvớinhữngnơisửdụngBluetooth.

- Cần phải quan tâmđến môi trường khi ghép đôi thiết bị củabạn hoặc hoạt đọng trongchếđộcóthểpháthiện.-Đánhgiácácthiếtlậpbảomật–hầuhếtcácthiếtbịđềucónhiềuđặctínhgiúptrangbịcần thiết chobản thân, vô hiệu hóabất kỳ tính năng hoặc các kếtnối không cần thiết cóthể.Kiểmtracácthiếtlập,thiếtlậpbảomậtđặcbiệtvàlựachọncáctùychọncầnthiếtđốivới

thuật nhảy tần số trong các

timeslot (TS), được thiết kế để làm việc trong môi

Giaothứcbăngtầncơsở(Baseband)củaBluetoothlàsựkếthợpgiữachuyểnmạchvà

chuyểnđổipacket.Cáckhethờigiancóthểđượcdànhriêngchocácpacketphụcvụđồng

bộ Thực hiện bước nhảy tần cho mỗi packet được truyền đi Một packet trên danh nghĩasẽchiếm1timeslot,nhưngnócóthểmởrộngchiếmđến3hay5timeslot.

ra chân hoàn chỉnh giúp dễ dàng kết nối để thực hiện các thí nghiệm, module được thiết kế để cho thể hoạt động từ mức điện áp 3V3 => 5V Khi kết nối với máy tính, HC-05 được sử dụng như 1 cổng COM ảo, việc truyền nhận với COM ảo sẽ giống như truyền nhận dữ liệu trực tiếp với UART trên module.

Lưu ý là khi thay đổi Baudrate cho COM ảo không làm thay đổi baudrate của UART, baudrate UART chỉ có thể thay đổi bằng AT command trên module Module thu phát bluetooth HC-05 được setup mặc định là Slave không thể thay đổi được nên chỉ có thể giao tiếp với các thiết bị bluetooth ở dạng master như Smart phone, HC-05 master,… hai module bluetooth được set là Slave không thể giao tiếp với nhau

Dải tần sóng hoạt động: Bluetooth 2.4GHz

Sử dụng CSR mainstream bluetooth chip, bluetooth V2.0 protocol standards

Dòng điện khi hoạt động: khi Pairing 30 mA, sau khi pairing hoạt động truyền nhận bình thường 8 mAKích thước của module chính: 28 mm x 15 mm x 2.35 mm

Thiết lập mặc định:

Baud rate: 9600, N, 8, 1

Pairing code: 1234

Bluetoothhỗtrợ1kênhdữliệubấtđồngbộ,hay3kênhtínhiệuthoạiđồngbộnhaucùngmộtlúc,hay1kênhhỗtrợcùnglúcdữliệubấtđồngbộvàtínhiệuđồngbộ

➢ Dòngtiêuthụ:<30mA

1.4 CảmbiếnDHT11

1%RH

25°C0-50°C

±1%RH

±4%RH

±5%RH

0°C25°C50°C

30%RH20%RH20%RH

90%RH90%RH80%RH

Hình1.3:CambiếnDHT11

CảmbiếnnhiệtđộvàđộẩmDHT11cótínhnăngkếthợpgiữacảmbiếnnhiệtđộvàđộẩmvới tín hiệu đầu ra

là tín hiệu số đã được hiệu chỉnh Cảm biến đảm bảo độ tin cậy cao và ổnđịnhlâudài

Thời 1/e(63%)25°Cvớiđộchínhxáclà±C 6s 10s 15sgian 1m/sAir

Độ 1°Cvớiđộchínhxáclà±C 1°Cvớiđộchínhxáclà±C 1°Cvớiđộchínhxáclà±C

giải

Độ ±1°Cvớiđộchínhxáclà±C ±2°Cvớiđộchínhxáclà±Cchính

1.4.2 KếtnốivớiMCU

Hình1.5:SơđồkếtnốiDHT11với1MCU

DHT11gửidữliệuđếnMCUvới1dâytínhiệuDATA,vớikiểutruyềndữliệunàyphải đảm bảo ởchế độ chờ dây DATA có giá trị ở mức cao, nên khi kết nối dây DATAphảiđượcmắcvới1điệntrởkéodàibênngoài(thườngtầm5kΩ).)

5 RA3/AN3/VREF+ củabộA/D–RA3:xuất/nhậpsố

–AN3:ngõvàotươngtự

– VREF+ : ngõ vào điện áp chuẩn (cao)của bộ A/D

6 RA4/TOCKI/C1OUT –RA4:xuất/nhậpsố

– TOCKI:ngõvàoxungclockbênngoàicho timer0

– C1OUT:Ngõrabộsosánh1

7 RA5/AN4//SS/C2OUT –RA5:xuất/nhậpsố

– AN4:ngõvàotươngtự4– SS:ngõvàochọnlựaSPIphụ– C2OUT:ngõrabộsosánh2

– OSC1:ngõvàodaođộngthạchanh hoặc xung

clock bên ngoài.Ngõ vào Schmit triggerkhiđược

cấutạoởchếđộRC;mộtcáchkháccủaCMOS.– CLKI:ngõvàonguồnxungbênngoài

LuônđượckếthợpvớichứcnăngOSC1

Ngõvàodaođộngthạchanhhoặcxungclo

ck

nốOiSđếCn2:Ngõ ra daođộng thạch anh Kếtthạchanhhoặcbộcộnghưởng

– PSP3:dữliệuportnhánhsongsong

– SDO:dữliệuraSPI

–CLKO:ởchếđộRC,ngõracủaOSC2,bằngtần

số của OSC1 và chỉ ra tốc độ của chu kỳlệnh

15 RC0/T1OCO/T1CKI –RC0:xuất/nhậpsố

–T1OCO:ngõvàobộdaođộngTimer1–T1CKI:ngõvàoxungclockbênngoài

16 RC1/T1OSI/CCP2 Timer1–RC1:xuất/nhậpsố

–T1OSI:ngõvàobộdaođộngTimer1–

C C P 2 : n g õ v à o C a p t u r e 2 , n g õ racompare2,ngõ

raPWM2

–

C C P 1 : n g õ v à o C a p t u r e 1 , n g õ racompare1,ngõ

raPWM1

–SCK:ngõvàoxungclocknốitiếpđồngbộ/ngõra

củachếđộSPI–SCL:ngõvàoxungclocknốitiếpđồngbộ/ngõra

29 RD6/PSP6 – RPSDP66: x: udấữt/lniệhuậpposốrt nhánh song song

PGD : mạch vi sai và dữ liệu lập trìnhICSP

Ngắt PortB

–RX:nhậnbấtđồngUSART–DT:dữliệuđồngbộUSART

–NgắtPortB

➢ Khốinhận/

hiểnthịdữliệu:nhậndữliệutừkhốixửlýtrungtâmvàgửigiátrịlênmànhìnhLCD,điệnthoại,máytính

Hình2.4:Sơđồ đồkhốiLCDvàtruyềnthôngHC05

2.4 L uđ thu tưuđồthuật ồ ật toán

Hình2.6:Sơđồmô môphỏngproteus

SơđồmôphỏngproteushiểnthịLCD.NhómemdùngphầnmềmTerminal_2015đểnhậndữliệucủamoduleHC05truyềnđến,hiểnthịnhiệtđộđộẩmtrênphầnmềm

Hình2.7:Kếtquamôp môphỏngproteus

2.6 K tết quảnhvàth cực tết

Hình2.8:Hìnhanh anhthựctếsanphẩm

Hình2.9:Kếtquảhiểnthịtrênđiệnthoại2.7 Đánhgiávàk tết lu nật

Kếtquảtốcđộtruyềnnhậndữliệugiữa2khốilàtốtvàcókhoảngcáchtruyềnđượcở

mứcổn.Càngxathìkhảnăngtruyềnnhậndữliệucànggiảm

Sau khi thực hiện project cho thấy khả năng ứng dụng project vào thực tế là rất khả quan vàcóthểápdụngvàohệthốngmạngcảmbiếnlớnhơnnhiều

TNÔI LI UI ỆTHỐNG THAMKH OẢO-

-Version-1143054.pdfhttps://www.microchip.com/wwwproducts/en/

https://www.mouser.com/datasheet/2/758/DHT11-Technical-Data-Sheet-Translated-PIC16F877A

MicrosoftWord-HC-05datasheet201104201104revised.doc(olimex.com)