CHƯƠNG 3. GIẢI THUẬT VÀ CHƯƠNG TRÌNH CHÍNH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Trang 23/40



Hình 3-16: Sơ đồ giải thuật khối Main



Hệ thống giám sát và cảnh báo mức độ ồn và ơ nhiễm khơng khí



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Trang 24/40



Hình 3-17: Sơ đồ giải thuật khối con



Hình 3-1 là hình ảnh về lưu đồ giải thuật của khối chính, thể hiện làm việc của tồn

bộ hệ thống.

Hình 3-2 minh họa sơ đồ giải thuật của các khối con, thể hiện các bước làm việc

giống nhau của từng khối con.



Hệ thống giám sát và cảnh báo mức độ ồn và ô nhiễm khơng khí



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Trang 25/40



1.11 Giải thích các sơ đồ

Sơ đồ giải thuật của khối con sẽ được giải thích như sau:

Khối nguồn cấp nguồn vào hệ thống, các khối con sẽ chờ, nếu khối chính (main)

yêu cầu thì đọc các giá trị từ cảm biến sau đó gửi về. Thời gian chờ tối đa khi yêu

cầu của khối chính tới mỗi khối con là 10s (tự thiết lập).

Sơ đồ giải thuật của khối chính được giải thích như sau:

Hệ thống được khởi động, khởi tạo biến thứ tự của khối con, biến này có thể tự đặt

tên, ở đây biến được đặt là biến n. Toàn bộ hệ thống lúc này đã được cấp nguồn,

khối chính bắt đầu làm việc. Đầu tiên khối chính sẽ gửi yêu cầu tới các khối con

theo biến n, bắt đầu từ n = 0 để hỏi khối đầu tiên. Thời gian chờ mỗi lần yêu cầu của

khối chính tối đa là 10s, sau 10s nếu khối con đầu tiên trả lời sai hoặc khơng có

phản hồi, khối chính sẽ quay lại tiến hành tiếp lần hỏi tiếp theo với biến n = 1, tức là

tiến hành hỏi khối con thứ hai. Khối con thứ hai nếu đã trả lời đúng thì khối chính

sẽ thực hiện bước tiếp theo đó là xử lý các thông số dữ liệu (dữ liệu đã được xử lý

từ khối con hai lấy từ cảm biến và gửi lên). Dữ liệu sau đó khi đã được xử lý số liệu

xong sẽ hiển thị qua màn hình Lcd đưa ra các thơng số đó chính là hai giá trị dB và

µg/m3 và đồng thời các dữ liệu này cũng sẽ được đẩy lên giao diện web thingspeak.

Trình tự xử lý của hệ thống sẽ đi từ khối chính sang khối con, khối chính có hai

nhiệm vụ là hỏi khối con để nhận dữ liệu và đẩy lên giao diệ web. Các khối con có

hai nhiệm vụ chính đó là đọc dữ liệu từ cảm biến, xử lý sau đó gửi lên khối chính

sau khi nhận được u cầu.



Hệ thống giám sát và cảnh báo mức độ ồn và ô nhiễm không khí



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Trang 26/40



CHƯƠNG 4.



KẾT QUẢ



1.12 Kết quả thi cơng



Hình 4-18: Mạch mơ phỏng khối con



Một đề tài thiết kế mạch ứng dụng thi phải đáp ứng được các yêu cầu chung, đó là

trước khi làm ra một mạch cứng hồn chỉnh thì ta phải thực hiện vẽ sơ đồ mô phỏng

trước để biết cách làm việc của của tất cả linh kiện xem đã chính xác hay chưa.

Hình 4-1 là mạch mơ phỏng trên phần mềm thiết kế mạch proteus của các khối con,

trong hình là những linh kiện mơ phỏng đã có trong phần mềm như là vi điều khiển

PIC16f877a, một màn hình LCD, một port 3 chân để cắm cảm biến âm thanh, và

một cảm biến dust đo độ bụi, ngồi ra còn có thêm các linh kiện khác như buzzer,

các điện trở và tụ điện. Mạch mơ phỏng sau khi hồn thành, bước tiếp theo là thiết

kế mạch in của chính mạch mơ phỏng đó.



Hệ thống giám sát và cảnh báo mức độ ồn và ơ nhiễm khơng khí



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Trang 27/40



Hình 4-19: Mạch in của khối con



Hình 4-2 là hình ảnh mạch in của khối con sau khi đã được thiết kế và chỉnh sửa

gọn lại.



Hình 4-20: Mạch mơ phỏng khối chính (Main)



Hệ thống giám sát và cảnh báo mức độ ồn và ơ nhiễm khơng khí



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Trang 28/40



Hình 4-3 thể hiện một mạch mơ phỏng khối chính, các linh kiện để mơ phỏng đó là

một khối MCU (wifi), một khối thu phát RF LoRa, một khối I2C 4 chân để kết nối

màn hình LCD, các linh kiện khác như buzzer và các điện trở.



Hình 4-21: Mạch in khối chính (Main)



Hình 4-4 là hình ảnh mạch in chính của khối chính, sau khi hồn thành các thao tác

chỉnh sửa và thu gọn lại mạch, mạch sẽ được in ra để làm phần cứng chính thức cho

hệ thống. Tất cả các mạch in của hai khối con và khối chính phải đảm bảo thật

chính xác trước khi in ra thiết kế mạch sản phẩm, vì nếu q trình mơ phỏng và

thiết kế mạch in không được thực hiện kĩ lưỡng, chất lượng mạch sản phẩm sau đó

sẽ rất kém, khơng tối ưu được tồn bộ chức năng của các cảm biến, và việc thực

hiện thiết kế lại mạch in lại một lần nữa là khó tránh khỏi, khi thực hiện kĩ lưỡng

các bước thiết kế này thì sẽ tiết kiệm được thời gian cũng như công sức để thiết kế

mạch sản phẩm chính.

Bước tiếp theo sau khi hồn chỉnh tất cả mạch in là thiết kế mạch sản phẩm cứng

chính thức. Điều kiện cần có để thiết kế mạch cứng thì phải cần đến các dụng cụ đó

là bảng đồng, thuốc rửa mạch, các linh kiện thực và chì để hàn mạch. Các bước thực

hiện làm mạch đó là dán mạch in lên bảng đồng, rửa mạch, gắn các linh kiện theo

đúng sơ đồ chân đã in sẵn, sau đó là hàn mạch.



Hệ thống giám sát và cảnh báo mức độ ồn và ơ nhiễm khơng khí



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Trang 29/40



Hình 4-22: Mạch sản phẩm khối chính



Hình 4-5 là hình ảnh sản phẩm chính thức của một mạch sản phẩm khối chính. Kích

thước của bảng mạch khối chính khá nhỏ gọn, nhìn vào mạch thì tất cả các linh kiện

đã được lắp ráp đầy đủ với sơ đồ chân đã được tối ưu để thu gọn nhất có thể. Bên

trái hình ảnh là một module thu phát RF LoRa dùng để thu những dữ liệu từ các

khối con để truyền vào module esp8266 để xử lý và gửi lên giao diện web, ở giữa

hình là module NODE MCU esp8266 dùng để đẩy dữ liệu các giá trị cảm biến lên

giao diện web. Bên phải là các linh kiện bao gồm một đèn led nhỏ, một còi buzzer

có tác dụng cảnh báo quá ngưỡng. Phần kế tiếp đến mạch sản phẩm cứng của các

khối con.



Hệ thống giám sát và cảnh báo mức độ ồn và ơ nhiễm khơng khí



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Trang 30/40



Hình 4-23: Mạch sản phẩm khối con



Hình 4-6 là hình ảnh sản phẩm chính thức của một mạch sản phẩm khối con. Mạch

cũng đã được lắp ráp đầy đủ các linh kiện và tối ưu để thu gọn nhất có thể. Bên trái

hình ảnh cũng là một module thu phát RF LoRa và tác dụng dùng để phát những tín

hiệu dữ liệu đã được xử lý từ những cảm biến đến khối chính. Phía bên trên là một

cảm biến độ bụi, ở giữa hình là một vi điều khiển PIC16f877a dùng để kết nối các

chân cảm biến và xử lý số liệu để phát lên khối chính, cuối cùng cũng là một đèn

led để báo hiệu khi mà có giá trị vượt ngưỡng cho phép.

1.13 Thử nghiệm và đánh giá

Một số khó khăn gặp phải trong q trình thực hiện đề tài:

Vấn đề tín hiệu bị trễ và sẽ có những lần chạy khơng ổn định là khó tránh khỏi, có

thể là do ảnh hưởng từ khu vực được đặt cảm biến đo, hoặc là do tín hiệu khi phát

đôi lúc sẽ bị treo, cho nên cần nhiều lần reset lại hệ thống khi gặp những vấn đề đó.

Một vấn đề nữa đó là khi có một vật cản nào đó xuất hiện và chắn đường truyền của

của tín hiệu thì tín hiệu sẽ khơng được truyền một cách chính xác và có thể bị delay.



Hệ thống giám sát và cảnh báo mức độ ồn và ô nhiễm khơng khí



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Trang 31/40



Bảng 4-9: So sánh các giá trị



Cảm biến (Sensor)



Giá trị đo được từ Giá trị được đo từ So sánh sai số



cảm biến

Cảm biến âm thanh 60 dB



các máy đo thực tế

50 dB



10 dB



(Sound sensor)

Cảm biến đo độ 75 µg/m3



70 µg/ m3



5 µg/ m3



bụi (Dust sensor)

Bảng 4-1 thể hiện các giá trị khảo sát được ngồi mơi trường thực tế khi dùng

những thiết bị đo và các giá trị đo đạc được từ các cảm biến từ hệ thống, khi so

sánh các giá trị giữa hai phương pháp đo đó thì độ sai số giữa hai phương pháp đo

là không cao.

1.14 Những ưu điểm và khuyết điểm của hệ thống

Ưu điểm của hệ thống nhìn chung đã thể quản lý được toàn bộ hệ thống và theo dõi

một cách thuận lợi vì tín hiệu có thể truyền dẫn được ở khoảng cách xa.

Hệ thống được thiết kế dựa trên những linh kiện cảm biến với giá thành không cao,

nhưng đáp ứng được những yêu cầu đề ra ban đầu của mạch, mạch thiết kế khá đơn

giản để sử dụng và có khả năng ứng dụng cao.

Dữ liệu có thể truy nhập mỗi khi cần thiết, dữ liệu mỗi lần đo đạc sẽ được gửi vào

một file excel lưu trữ các dữ liệu đã đo, thuận lợi cho việc theo dõi và so sánh.

Khuyết điểm của hệ thống là các vấn đề như delay hay đường truyền có thể bị gián

đoạn bất chợt nên người sử dụng không nhận được các thay đổi của hệ thống một

cách chính xác. Nhiễu tín hiệu khá cao, vì các nguyên nhân như là ảnh hưởng từ

môi trường hay chủ yếu là do thiết bị đo không ổn định và cuối cùng là đối với

những cảm biến với giá thành rẻ thì việc đưa ra một kết quả đo chính xác là rất khó.



CHƯƠNG 5.



KẾT LUẬN



Hệ thống giám sát và cảnh báo mức độ ồn và ơ nhiễm khơng khí



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Trang 32/40



1.15 Kết luận đề tài

Kết quả thu được là hệ thống đã hoàn thành sơ bộ được yêu cầu đề ra, tức là kết nối

các cảm biến cần có với nhau, đưa ra được số liệu tương đối và gửi dữ liệu lên web

thông qua module wifi, dữ liệu đó sẽ được lưu lại và có thể truy xuất lấy lại được

phục vụ cho việc so sánh, giám sát và đưa ra được hướng giải quyết tối ưu nhất.

Chức năng chính thức của tồn bộ hệ thống là khi hệ thống bắt đầu được cấp nguồn

vào, wifi sẽ tự động kết nối tới toàn mạch, khối trung tâm sẽ thực hiện nhiệm vụ

chính là yêu cầu các khối con, các khối con sẽ gửi các thông số đo được từ cảm biến

lên ngay sau khi được khối chính hỏi. Các giá trị vượt ngưỡng được đưa ra, hệ

thống sẽ thực hiện bước tiếp theo đó là cảnh báo sau đó sẽ gửi dữ liệu cảnh báo cho

người dùng.

1.16 Hướng phát triển

Hệ thống trong tương lai sẽ có khả năng xác định được âm thanh một cách rõ ràng

hơn và chống nhiễu tốt hơn, có thể thực hiện được thêm càng nhiều chức năng hơn

chỉ trên một hệ thống và có thể thêm hoặc bớt được các khối con khác vào.

Người sử dụng cần xem xét về các loại cảm biến tối ưu hơn và có độ chính xác cao

hơn so với những cảm biến đang sử dụng.

Hệ thống sẽ nâng cao cải thiện được khả năng thu phát, truyền dẫn từ xa chính xác

hơn và giảm thiểu được sự gián đoạn của đường truyền.

Và sau cùng, hi vọng rằng với hướng đi cùng với sự phát triển như trên, đồng thời

có thêm sự góp ý chân tình từ các thầy các cô, đề tài này ngày càng phát triển mở

rộng hơn, tiên tiến hơn để mà phục vụ tốt hơn những nhu cầu của tất cả người dùng.



TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tài liệu tiếng việt:

[1] Nguyễn Đình Phú, Phan Vân Hồn, Trương Ngọc Anh (2018), “Giáo trình thực

hành vi điều khiển PIC”, NXB Đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh.



Hệ thống giám sát và cảnh báo mức độ ồn và ơ nhiễm khơng khí



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Trang 33/40



Internet:

[2]



Velleman (1972)



–



“Amply Max9812L”, Link: http://nshopvn.com/cam-



bien-am-thanh-tich-hop-amly-max9812l.html.

[3]



Sharp



(2006)



–



“GP2Y1010AUOF



DATASHEET”,



Link:



http//pdf1.alldatasheet.com/datasheet/pdf/pdf/412700/SHARP/GP2Y1010AU0F.

[4]



ESP8266 Opensource Community



ESP8266 ESP12E”,

[5]



Semtech



(2013)



–



“NODEMCU v1.0 Lua –



Link: https://iotmaker.vn/nodemcu.html.

(2012)



–



“SX1278



DATASHEET”,



shop.adafruit.com/product-files/3179/sx1276_77_78_79.pdf.



Hệ thống giám sát và cảnh báo mức độ ồn và ơ nhiễm khơng khí



Link:



https://cdn-