2 Sơ đồ hệ thống

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Trang 6/40



Hình 2-1 thể hiện sơ đồ của toàn bộ hệ thống, hệ thống sẽ hoạt động theo những

bước như sau: đầu tiên sau khi cấp nguồn, các khối con sẽ thu lấy những thông số

giá trị từ các cảm biến bụi và âm thanh là những giá trị dB và µg/m 3, tiếp theo sau

đó sẽ truyền các dữ liệu giá trị đó tới khối chính, điều kiện là khi có u cầu từ khối

chính đến khối con nào thì khối con đó sẽ trả lời trước. Chức năng của khối chính ở

đây là nhận lấy tất cả các giá trị ở những cảm biến từ các khối con gửi lên, sau đó sẽ

thực hiện hiển thị các cảnh báo và đưa lên giao diện thingspeak để theo dõi. Các

cảnh báo sẽ được hiển thị tại khối cảnh báo, gồm buzzer và led hiển thị, cuối cùng

dữ liệu sẽ được theo dõi qua giao diện web thingSpeak.

Phần tiếp theo cần làm là các trình bày cụ thể về những khối có trong tồn bộ hệ

thống, đó lần lượt là các khối: hai khối con có các chức năng tương tự dùng để đo ở

hai vị trị khác nhau và một khối chính có nhiệm vụ quan trọng nhất.

1.1.1 Sơ đồ khối con



Hình 2-2: Sơ đồ khối con



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



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Trang 7/40



Hình 2-2 là một hình mơ tả về cấu trúc các thành phần bên trong của một khối con.

Một khối con sẽ có nguyên lý làm việc được thực hiện theo như sau:

Khối nguồn sẽ cung cấp nguồn điện tất cả các khối cảm biến, khối vi điều khiển và

khối thu phát RF để hệ thống hoạt động. Khối cảm biến gồm có các cảm biến âm

thanh và cảm biến đo độ bụi. Hai khối con gồm được chia ra lần lượt có hai cảm

biến âm thanh và hai cảm biến độ bụi ở mỗi khối. Hệ thống đo độ ồn và độ ô nhiễm

này khá đơn giản nên chỉ cần các loại cảm biến này là đủ và tất nhiên giá trị đo

được chỉ là những giá trị tương đối chứ không thể nào được như những thiết bị đo

đắt tiền.

Module LoRa dùng để truyền dữ liệu về trung tâm tại khối thu phát RF, tức là sau

khi khối vi điều khiển xử lí các giá trị đo đạc lấy từ các cảm biến âm thanh và cảm

biến bụi, khối sẽ tiến hành giao tiếp với khối thu phát tín hiệu RF để thực hiện việc

truyền nhận dữ liệu với khối chính.

Khối vi điều khiển thức hiện các cơng việc kết nối chân với các khối nhỏ khác đó

khối thu phát RF và khối cảm biến. vi điều khiển Pic16f877a kết nối với các khối

cảm biến để thực hiện việc đọc và xử lí dữ liệu từ các khối cảm biến, sau đó được

truyền về khi khối chính có u cầu để khối chính thực hiện việc giao tiếp và đẩy

dữ liệu lên để cảnh báo và giám sát.

1.1.2 Sơ đồ khối chính (Main)

Hình 2-3 là hình ảnh về sơ đồ khối của khối chính. Các khối nhỏ thành phần bên

trong khối chính lần lượt là các khối nguồn, cung cấp nguồn đến toàn bộ các khối

nhỏ khác. Khối Module wifi esp8266 dùng để giao tiếp với khối thu phát RF và

khối giao diện web (giao diện thingspeak), khối thu phát RF thực hiện giao tiếp

UART, khối hiển thị LCD và cuối cùng là khối cảnh báo quá ngưỡng gồm buzzer và

đèn LED.



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



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Trang 8/40



Hình 2-3: Sơ đồ khối chính (Main)



Nguyên lý làm việc của sơ đồ khối chính như sau

Khối nguồn thực hiện cấp nguồn đến các khối cảm biến, vi điều khiển, khối thu

phát RF.

Module LoRa được dùng tại khối thu phát RF sẽ thực hiện việc truyền nhận dữ liệu,

ở đây sau khi thực hiện lấy dữ liệu từ các khối con, khối RF sẽ truyền thông tin lên

khối wifi esp8266 nhằm thực hiện việc đẩy dữ liệu lên web.

Khối hiển thị sẽ hiển thị những thông số đo được và các cảnh báo quá ngưỡng tại

khối cảnh báo và hiển thị thơng qua màn hình nhằm Lcd dễ dàng theo dõi.

Khối giao diện web cuối cùng sẽ đưa ra những giá trị đo từ cảm biến để theo dõi.

Dữ liệu ở đây bao gồm các biểu đồ hiển thị các giá trị lên xuống của dB và nồng độ

bụi trong không khí, ngồi ra giao diện web thingspeak còn có thể lấy lại được

những dữ liệu mà đã được đo trước đó với thời gian thực cụ thể.



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



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Trang 9/40



1.3 Khối vi điều khiển [1]



Hình 2-4: Pic16f877a



Vi điều khiển chính được sử dụng trong các khối con để điều khiển đó là

Pic16F877a. Hình 2-6 thể hiện sơ đồ các chân của vi điều khiển Pic16f877a, bao

gồm khá nhiều chân với những chức năng khác nhau. Vi điều khiển thuộc loại 8 bit

được sản xuất và phát triển bởi hãng Microchip. Pic16f877a là vi điều khiển được

sử dụng thông dụng nhất hiện nay trong tất cả các loại vi điều khiển, được ứng dụng

nhiều trong những đề tài mạch ứng dụng cơ bản và là loại dễ sử dụng.

Bảng 2-1 ghi rõ các giá trị thông số kỹ thuật của một vi điều khiển Pic16f877a.

Bảng 2-1: Thông số kỹ thuật Pic16f877a



Thông số



Giá trị



Loại

8 bit

Kiểu lệnh

RISC

Số lệnh

35 tập lệnh căn bản

Số chân

40

Hình 2-5 là hình ảnh các cấu hình phía trong một con Pic16f877a. Linh kiện đầu

tiên là thạch anh từ 0-20MHz, một khối giao tiếp serial gồm giao tiếp I2C và giao



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



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Trang 10/40



tiếp UART, các thanh timers T0, T1, T3. Các bộ nhớ đó là ROM (bộ nhớ trong) 8K,

bộ nhớ tạm thời RAM (368) và EEPROM (256). Bộ chuyển đổi ADC và các

modules tạo xung. Các cổng output và input được chia ra trên các bộ cổng A, B, C,

D và E. Một CPU có tất cả 35 tập lệnh, bộ ngắt và cổng nguồn 2 – 5.5V.



Hình 2-5: Cấu hình bên trong Pic



1.4 Khối cảm biến

Khối cảm biến của hệ thống thì bao gồm các cảm biến như sau:



Hình 2-6: Cảm biến âm thanh [2]



Hình 2-6 là hình ảnh cảm biến âm thanh tích hợp amply max9812L. Cảm biến này

là một cảm biến có kích thước khá nhỏ gọn và đã được tích hợp sẵn một ic khuếch

đại âm thanh amply max9812L nên có khả năng đọc ngay tín hiệu analog trực tiếp



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