VIỆN ĐẠI HỌC MỊ HÀ NỘI

KHOA CƠNG NGHỆ ĐIỆN TỦ - THÔNG TIN

ĐỒ ÁN
TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Đề tài “Xây dựng Rada trên board Arduino và
hiển thị trên LCD”
Giảng viên hướng dẫn : TS.NGUYẺN HOÀI GIANG
Sinh viên thực hiện : PHẠM VĂN DŨNG
Lớp

:

K16A

Khố

:

2013-2017

Hệ

:

ĐẠI HỌC CHÍNH QUY

Hà Nội, tháng 05 /2017
.............................................................................. II

II .............. ........................................................


LỜI NĨI ĐÀU

Radar” là cụm từ khơng cịn xa lạ đối với nền công nghệ phát triển như hiện
nay. Việc xây dựng và phát triển radar đang ngày một cần thiết hơn để đới phó
với nhiều vấn đề, thách thức. Ngày nay với sự phát triền không ngừng của khoa
học kĩ thuật, cơng nghệ điện tứ trong đó đặc biệt là kĩ thuật thăm dị, phát hiện,
cành bảo đóng vai trị quan trọng và thiết thực khơng chi trong các ngành quan
trọng như quốc phịng, giao thơng, dầu khí.... mà cịn trong cả cuộc sống hàng
ngày cùa mồi gia đình, xã hội, nhằm đáp ưng nhu cầu ngày càng cao về độ an
tồn, băo mật.
Do đó là một sinh viên Điện tứ-Thông Tin, cần nắm bắt được sự phát triển
không ngừng của khoa học và những ý tướng mới lạ đồ có the ứng dụng vào
cuộc sống hiệu quà hơn, bên cạnh đó sâu xa hơn là thúc đấy sự phát triển cùa
nước nhà. Đi cùng với xu thế phát triển đó, em đã chọn đề tài “Xây dựng hệ
thống radar trên board Arduino và hiến thị trên màn hình led” để làm đồ án tốt
nghiệp.
Hà Nội, tháng 05 năm 2017
Sinh viên thực hiện

Phạm Văn Dũng


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU
CHƯƠNG 1: TÌM HIẾU VÈ BOARD ARDUINO............................................................5

1.1 . Lịch sử ra đời và phát triển cùa arduino...............................................................5

1.1.1. Dòng Arduino USB..............................................................................................6
1.1.2. Arduino MEGA....................................................................................................8
1.2 . Khái niệm về Arduino............................................................................................9
1.3 Cấu tạo......................................................................................................................9
1.4 ứng dụng của Arduino...........................................................................................13
1.4.1. ứng dụng cúa arduino........................................................................................13
1.4.2. Một số loại Arduino thông dụng.......................................................................13
1.4.3. Arduino UNO.....................................................................................................16
1.5 Ket luận chương.....................................................................................................17
CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT VÈ RADAR VÀ CẢM BIẾN SIÊU ÂM...........................20
2.1. Radar......................................................................................................................20
2.1.1. Lịch sử ra đời, khái niệm chung, phân loại và ứng dụng của radar...............20
2.1.2. Cấu tạo và nguyên lí hoạt động của radar.......................................................29
2.1.3. Sự phân xạ của sóng siêu âm...........................................................................33
2.1.4. Các yếu tố ảnh hường đến radar.......................................................................36
2.2. Cảm biến siêu âm.................................................................................................39
2.2.1. Khái niệm siêu âm, cảm biến siêu âm.............................................................39
2.2.2. Một số loại cám biến siêu âm và cấu tạo của càm biến siêu âm....................39
2.2.3. Nguyên lí hoạt động.........................................................................................41
2.2.4. ứng dụng của cảm biển siêu âm.......................................................................45
2.3. Ket luận chương...................................................................................................46
CHƯƠNG 3: XÂY DỤNG MÔ HỈNH RADAR TRÊN BOARD ARDUINO VÀ
HIÉN THỊ TRÊN LCD

3.1. Thiết kế phần cứng .............................................................................................47
3.1.1. Phương án thiết kế.............................................................................................48
3.1.2. Sơ đồ khối phần cứng........................................................................................50
3.2. Sơ đồ lắp ráp và nguyên lí hoạt động..................................................................53



3.3.

Sử dụng phần mềm thiết kế mạch in...................................................................55

KÉT LUẬN CHUNG

1.

Kết quả đạt được......................................................................................................58

2.

Những mặt hạn chế.................................................................................................60

3.

Hướng Phát triển.....................................................................................................61

Phụ Lục: Code điều khiển...............................................................................................62


DANH MỤC CÁC BẢNG, so ĐỒ, HÌNH
Hình 1.11 Các loại Arduino...............................................................................................9
Hình 1.9 phần mềm lập trình arduino.............................................................................12
Hình 1.10 Arduino UNO.................................................................................................14
Hình 1.11 Arduino Nano.................................................................................................14
Hình 1.12 Arduino MEGA..............................................................................................16
Hình 1.13 Cấu tạo Arduino UNO...................................................................................17
Hình 2.3 Một số loại cảm biến........................................................................................40
Hình 2.4 Sơ đồ ngun lý cám biến...............................................................................40

Hình 2.5 Mơ tả ngun lý hoạt động của cảm biến......................................................42
Hình 2.6 Chế độ làm việc của cảm biến siêu âm...........................................................42
Hình 3.1 Sơ đồ vị trí các bộ phận trên Arduino UNO...................................................48
Bảng 3.1. Thông tin một số cảm biến siêu âm...............................................................49
Hình 3.2. Cảm biến siêu âm SRF05...............................................................................50
Hình 3.3 Sơ đồ các chân cùa cảm biến...........................................................................51
Hình 3.4 Màn hình LCD homephone.............................................................................52
Hình 3.5 động cơ servo và cịi chip................................................................................53
Hình 3.6 Sơ đồ lắp ráp.....................................................................................................54
Hình 3.7 mạch in.............................................................................................................56
Hình 3.9 Mạch ngyên lý..................................................................................................57
Hình 1 sản phẩn cùa đồ án..............................................................................................59
Hình 2 Hiển thị vật quét trên LCD.................................................................................60


Từ

CÁC CỤM TỪ VIẾT TẢT
Tiếng anh

Tiếng việt

AVR

Auto voltage regulator

Tự động điều chỉnh điện áp

Radar


Radio Dcctcction And Ranging

Phát hiện và phân định vô
tuyến

SRAM

Static random access memory

Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên

OPAM

operational amplifier

Hoạt động khuêch đại

PRF

Pulse Repetition Frequency

Tần số lặp lại

IDE

Integrated Development

Môi trường phát triển tích hợp

tĩnh


Environment


MÒ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Ngày nay với sự phát triển không ngừng cúa khoa học kĩ thuật, công
nghệ điện tứ trong đó đặc biệt là kĩ thuật thăm dị, phát hiện, cảnh bảo đóng vai
trị quan trọng và thiết thực khơng chì trong các ngành quan trọng như quốc
phịng, giao thơng, dầu khí.... mà cịn trong cá cuộc sống hàng ngày cúa mồi gia
đinh, xã hội, nhằm đáp ưng nhu cầu ngày càng cao về độ an toàn, bảo mật. Do
đó là một sinh viên Khoa Điện tử-Viễn thơng, cần nắm bắt được sự phát triền
không ngừng cúa khoa học và những ý tướng mới lạ đê có thê ứng dụng vào
cuộc sống hiệu quá hon, bên cạnh đó sâu xa hon là thúc đẩy sự phát triển của
nước nhà.
Như chúng ta đã biết việc thăm dò, cảnh báo và phát hiện sớm nhũng
mối nguy hại, vật thế nguy hiềm hay những tài ngun cần tím kiếm là việc vơ
cùng cần thiết và quan trọng trong những ngành trọng yếu của quốc gia, khơng
chi vậy nó cịn rất cần thiết cho cuộc sống hiện nay. Đe cụ thế hóa nhũng nhu
cầu đó, các hệ thống radar có thế được xây dựng phù hợp cho từng nhu cầu.
Chính vì vậy với nhu cầu xậy dụng các hệ thống radar nhở gọn, tiện dụng là ý
tưởng chính của đề tài nhằm phục vụ vào các ngành, các công việc đơn giản và
quy mơ nhở hơn nhưng lại có nhu cầu rất lớn.
Radar (Radio Dcctcction And Ranging) là khái niệm dung để phát hiện
và xác định vị trí cúa các đối tượng.
Radar là một cảm biến, mục đích của nó là đề cung cấp các ước tính
của một số đặc điếm của mơi trường xung quanh của nó quan tâm đến một
người sử dụng, thường nhất là sự hiện diện, vị trí, và chuyên động cúa các đối
tượng như máy bay, tàu, hoặc các phương tiện giao thông khác trong vùng phụ
cận. Trong sứ dụng khác, hệ thống radar cung cấp thông tin về bề mặt của Trái

Đất (hoặc của các cơ quan thiên văn khác) hoặc về điều kiện khí tượng. Đẻ cung
cấp cho người sứ dụng với đầy đú các khá năng cảm biến, hệ thống radar thường


được sứ dụng trong các kết hợp với các
yếu tố khác của hệ thống hoàn chinh
hơn.
Radar cũng được sử dụng đề đo khoáng cách và các khu vực bán đồ địa lý
(shoran) và điều hướng và sứa chừa các vị trí trên biến. Các nhà khí tượng sứ
dụng radar để theo dõi lượng mưa, nó đã trở thành cơng cụ chính cho dự báo
thời tiết ngan hạn và cũng được sử dụng đe xem thời tiết khắc nghiệt như cơn
bão và lốc xốy. Radar có thể được sứ dụng để nghiên cứu các hành tinh và mặt
trời tầng điện ly và theo dõi được hình ánh ngọn lửa của mặt trời và các hạt
chuyển động trong khơng gian bên ngồi.
Bên cạnh những ứng dụng vô cùng to lớn của radar trong những ngành
quan trọng thiết yếu thì hiện nay radar cũng đã có mặt và là một thứ khơng thê
thiếu trong cuộc sống xã hội.
2. Mục đích nghiên cứu
Đồ án được nghiên cứu, khảo sát và thực hiện với mục đích áp dụng nhũng
kiến thức đã được học trong nhà trường đe thiết kể, tạo ra một hệ thống radar
trên board Arduino để phát hiện và hiển thị vật thể lên màn hình led.
Hệ thống radar trên board Arduino có các chức năng:
-

Có the điều chình tăng giảm khoảng cách để phát hiện vật thể.

- Cảm biến được gắn trên một trục quay có thế thực hiện chức năng dị
sét theo nhiều nhiều hướng, nhiều góc độ.
- Có cịi báo hoặc đèn led đế thơng báo khi có tín hiệu trá về phát hiện
vật thể.

- Có thể vẽ hiển thị hình dạng vật the, góc độ, khoảng cách vị trí của
vật thế lên màn hình Led.
Mục đích của sản phâm
- Dị tìm, thơng báo và xác định khống cách các vật thể đang tiến
gần đến nơi đặt rada.
- ứng dụng Rada khi lắp đặt vào oto:


- Cảnh báo cho oto khi đang di chuyến hoặc đang di chuyển những


- nơi bị khuất tầm nhìn có vật cám đang
hay
chiếc
oto
khác
tới
gần
phát hiện, xác định khoảng cách, cành báo
tốc
độ
của
chiếc
oto
đó
để tránh được nguy hiềm khi tham gia giao
thông.
-

Cảnh báo khi đỗ xe và lùi xe khi bị khuất tầm nhìn phí sau xe

Khi chúng ta muốn lùi xe hay đỗ xe vào vị trí radar có thể cánh báo có vật

hoặc có trẻ nhỏ đang đứng phía sau xe nơi khuất tầm nhìn bằng những tiếng kêu
bip bip khi có vật cản phía sau xe để chúng ta có thế tránh hoặc dừng lại để đi
dời đồ vật và tiếp tục lùi xe hay đỗ xe vào vị trí mong muốn.


-

CHƯƠNG 1: TÌM HIÉU VÈ BOARD ARDUINO

1.1. Lịch sử ra đời và phát triển của arduino
-

Arduino thực sự đã gây sóng gió trên thị trường người dùng DIY (là những

người
tự chế ra săn phàm cùa minh) trên toàn thế giới trong vài năm gần đây, gần giống với
những gi Apple đã làm được trên thị trường thiết bị di động, số lượng người dùng cực
lớn và đa dạng với trinh độ trài rộng từ bậc phố thông lên đến đại học đã làm cho ngay
cà những người tạo ra chúng phãi ngạc nhiên về mức độ phố biến.
-

Arduino là gì mà có thế khiến ngay cả những sinh viên và nhà nghiên cứu

tại các trường đại học danh tiếng như MIT, Stanford, Camcgic Mellon phải sử
dụng; hoặc ngay cá Google cũng muốn hồ trợ khi cho ra đời bộ kít Arduino
Mega ADK dùng đế phát triển các ứng dụng Android tương tác với cảm biến và
các thiết bị khác? Arduino thật ra là một bo mạch vi xứ lý được dímg đế lập
trình tương tác với các thiết bị phần cứng như cảm biến, động cơ, đèn hoặc các

thiết bị khác. Đặc điếm nồi bật cứa Arduino là môi trường phát triển ứng dụng
cực kỳ dễ sứ dụng, với một ngơn ngữ lập trình có thể học một cách nhanh chóng
ngay cả với người ít am hiểu về điện tử và lập trình. Và điều làm nên hiện tượng
Arduino chính là mức giá rất thấp và tính chất nguồn mớ từ phần cứng tới phần
mềm. Chỉ với khoảng $30, người dùng đã có thể sở hữu một board Arduino có
20 ngõ I/O có thế tương tác và điều khiến chừng ấy thiết bị.
-

Arduino ra đời tại thị trấn Ivrea, nước Ý và được đặt theo tên một vị vua

vào thế kỷ thứ 9 là King Arduin.
-

Nó chính thức được đưa ra giới thiệu vào năm 2005 như là một công cụ

cho sinh viên học tập cùa giáo sư Massimo Banzi, một trong những người phát
triển Arduino tại trường Interaction Design Instistute Ivrea (1DI1). Dù hầu như
khơng có một sự tiếp thị hay quãng cáo nào nhưng tin tức về Arduino vẫn lan
truyền với tốc độ chóng mặt nhờ vơ vàn lời truyền miệng tốt đẹp của những
người dùng đầu tiên. Chúng ta sẽ tìm hiếu về lịch sứ sáng tạo cúa mạch tự động
Arduino qua các phiên bàn mạch:


1.1.1. Dịng Arduino USB
- Mạch lập trình đầu tiên (2005): Khi những mạch lập trinh đầu tiên được
xây dựng, Arduino vần chịu sự ánh hường cùa các mạch lập trình AVR lúc bấy
giờ, đó là sử dụng cổng RS-232 (cổng máy in cúa các dịng máy tính cũ). Điều
đó cũng đúng với lịch sử lúc bấy giờ, các dòng máy tính để bàn được sàn xuất
vần cịn cổng RS-232 này. Vì sứ dụng cống RS-232 này nên việc xây dựng một
mơi trường giao tiếp giữa máy tính và mạch Arduino vơ cùng đơn giản.

- Qua đó, sự đơn gián về hình thức, cách thức lập trình tương tự như
những mạch AVR khác đã làm nên sự thích thú trong thời kỳ này, khiến tên tuồi
của mạch lập trình này trở nên rất nóng trong giới điện tử. bạn thấy đấy,
Arduino ra đời và làm cho những thứ khó nhàn như lập trinhd vi điều khiên trở
nên rễ ràng và thân thiện với người lập trinh hơn.
- Arduino USB (2005): Ớ board mạch Arduino USB này, chúng ta thấy có
sự xuất hiện cùa cống USB Type B, như vậy nguồn điện ni Arduino khơng
phải lúc nào cũng 12V, vì khi gắn cổng USB Type B ta lại có thế 5V, như vậy
nếu đi qua con LM7805 thì sẽ khơng đủ điện ni cho con ATmega328. Điều đó
khiến những nhà phát triển phần cứng Arduino phải thích nghi với việc thay đổi
Header ext or usb mỗi khi thay đổi từ lúc nạp chương trình sang dùng nguồn
ngồi.
- Như vậy, mạch Arduino USB vẫn khơng có nhiều sự thay đổi so với
mạch Arduino Serial, ta có thê xem nó như là một phiên băn Arduino không sứ
dụng cổng RS-232 mà dùng cồng USB. Tiện cho người lập trình rất nhiều trong
thời kỳ này.
- Arduino Extreme (2006): Ở phiên bán này, chúng ta đã có thêm đèn RX,
TX ở 2 chân TX của Arduino. Các linh kiện trên Arduino phần lớn được thay
thế bằng linh kiện dán và đều có nghĩa là Arduino cần phải được bán với đầy đù
các linh kiện đã được hàn đầy đú. Ngoài ra, các chân header male đã được thay
thế với chân header female.


- Với việc thay đối male header bằng female header đã giúp cho việc gắn
dây nối giữa Arduino và breadboard trở nên dễ dàng hơn, bạn có thể sử dụng
dây breadboard được hoặc dung một sợi dây đồng lõi cứng nói giữa arduino và
breadboard.
- Arduino NG (Nuova Gcncrazione) (2006): Trong mạch Arduino NG, sự
sáng tạo đáng kể đó là sự thay thế con chip FT232MB bằng con FTDI FT232RL
USB-to-Serial, điều đó làm cho thiết kế dao diện phần cứng của Arduino trơng

thật sự rất tuyệt vời. Ngồi ra với việc đặt một đèn Led tại chân số 13, không
nhũng giúp ta debug được truyền dữ liệu SPI mà cịn có một công cụ kiếm thứ
mạch. Ta chỉ cần gắn điện vào cống USB hoặc nguồn ngồi là có the kiếm thử
được mạch NG. Vì các dự án càng ngày càng to, người dam mê DIY với
Arduino ngày càng nhiều, và đế thích nghi với điều kiện đó, ATmcgal68 đã
thay thế cho ATmega8.
- Arduino Diecimila (Diecimila = 1 vạn) (2007): Điều thay đồi chính trong
phiên bán này đó là việc đưa vào chức năng “tự động reset” bằng máy tính khi
upload chương trình, nghĩa là lúc bấy giờ chúng ra đã có thể lập trinh Arduino
như thời điềm hiện tại. Như vậy, đã có sự thích nghi vì lắng nghe ý kiến người
dung. Vì có nhiều phản hồi cho ràng gắn chồng board lên mạch Arduino, và
khơng có cách nào ấn nút reset ở những board Arduino cũ, như vậy việc cải tiến
nút reset cũng đã khiến những nhà lập trình thiết kế lại các chân nguồn và chân
digital pin, cung cấp cho họ nhiều khả năng tùy biến hơn.
- Arduino Ducmilanove (Ducmilanove = 2009) (2008 - 2009): Trong phiên
bán này, mạch Arduino đã có khả năng tự đọng nhận biết mỗi khi sứ dụng
nguồn từ cổng USB hay ngồn ngoài. Ngồi ra, trong phiên bản này cịn bổ sung
một đường chì nhó được nối tắt nhàm giúp bạn có thế húy chức năng auto-reset.
- Arduino UNO (UNO = I) 2010 - đến nay: chia ra 2 loại là Arduino
ethemet và Arduino Leonardo.
-

Ngồi ra cịn rất nhiều dịng Arduino khác.


1.1.2. Arduino MEGA
- Những board Arduino Mega đầu tiên (2009 - 2010): Ở phiên bán Arduino
MEGA, chúng ta thấy được sự thay đối trong việc suy nghĩ về thict kế mạch
Arduino. Cụ thê, đe có thế thêm được nhiều vùng lớn hơn, thêm được nhiều
chân 10 hơn, những nhà phát triển đã mạnh dạng thay đổi con vi điều khiến

ATmedal280. Nhưng như vậy, sẽ làm cho việc thiết kế giao diện mạch Arduino
MEGA trở nên khó khăn, vì có q nhiều chân. Với khó khăn như vậy họ đã
thích nghi bằng cách thiết kế Arduino MEGA tương tự mạch Arduino UNO nối
dài.
- Arduino MEGA ADK (Android compatible) (2011): Đây là phiên bàn
Arduino MEGA giúp bạn có thế giao tiếp với các thiết bị android thông qua
cổng sạc (USB micro) cúa các tiết bị Android. Ớ phiên bán này Arduino MEGA,
với sự đồ sộ về cơ số lượng chân 10. Người ta muốn nó làm được nhiều hơn
việc làm ra một cái máy đơn thuần, họ muốn một thứ gì đó ngầu hơn, ví dụ như
điều khiển điện thoại android hoặc dung Andriod điều khiển trực tiếp Mạch
Arduino.
- Arduino DUE (2012): Sự sáng tạo ở đây, khác biệt với những sàn phấm
trước đó của Arduino ở chồ, họ đã đưa Arduino lên một tầm cao mới trong tầng
phần cứng - tầng 32bot, đây cũng là một bước đệm để Arduino kháo sát thị
trường và tung ra Arduino Yun trong năm 2013. Arduino Yun thực sự là một
“super mini computer” vì nó cực kì nhỏ chạy hộ điều hành linux và nó có sằn
wifi.
-

Như vậy, Arduino đã phát triển lên từ một mạch đơn gián và có phần hơi

xấu và trở thành một mạch điện tử hướng đến sự tinh tế, tinh vi và không kém
phần quyến rũ. Mọi thứ cứ phát triển từ từ, từ từ, nhưng khơng có sự dậm chân
và Arduino cũng vậy. Một số loại Arduino thông dụng hiện nay:


Arduxno
Uno

Axduino

Due

Axduino
Robot

Arduino Mega
ADK

LilyPứd
USB

Arduino
Txo

Axduino

-

-

Hình 1.1 Các loại Arduino

1.2. Khái niệm về Arduino
-

Arduino là một board mạch vi xứ lý, nham xây dựng các ứng dụng tương

tác với nhau hoặc với môi trường được thuận lợi hon. Phần cứng bao gồm một
board mạch nguồn mở được thiết kế trên nền tảng vi xử lý AVR Atmel 8bit,
hoặc ARM Atmel 32-bit. Những Model hiện tại được trang bị gồm 1 cổng giao

tiếp USB, 6 chân đầu vào analog, 14 chân I/O kỹ thuật số tương thích với nhiều
board mở rộng khác nhau.
-

Chúng ta có the định nghĩa đơn giản Arduino là một nen tàng mà mọi thiết

bị phần cứng đều được làm sẵn và chuẩn hóa, người dùng chỉ việc chọn những
thứ mình cần, ráp lại là có thể chạy được.
1.3. Cấu tạo
-

- Phần cứng:

-

Có nhiều loại Arduino khác nhau tùy thuộc vào cấu tạo và chức năng cùa

chúng nên ta khó có thể tìm hiểu hết được cấu tạo cùa tất cà nên ta có thể nêu ra
cấu tạo chung của Arduino như sau:
-

Arduino là một board mạch vi xứ lý, nhằm xây dựng các ứng dụng tương

tác với nhau hoặc với môi trường được thuận lợi hơn. Phần cứng bao gồm một
board mạch nguồn mớ được thiết kế trên nền táng vi xử lý AVR Atmel 8bit,
hoặc ARM Atmel 32-bit. Nhùng Model hiện tại được trang bị gồm I cổng giao


tiếp USB, 6 chân đầu vào analog, 14
chân I/O kỹ thuật số tương thích với nhiều

board mở rộng khác nhau.
-

Một mạch Arduino bao gồm một vi điều khiến AVR với nhiều linh kiện bổ

sung giúp dề dàng lập trinh và có thế mớ rộng với các mạch khác. Một khía cạnh
quan trọng của Arduino là các kết nối tiêu chuan của nó, cho phép người dùng
kết nối với CPU cùa board với các module thêm vào có thế dề dàng chuyến đối,
được gọi là shield. Vài shield truyền thông với board Arduino trực tiếp thông
qua các chân khách nhau, nhưng nhiều shield được định địa chi thông qua serial
bus I2C-nhieu shield có thê được xếp chồng và sử dụng dưới dạng song song.
Arduino chính thức thường sừ dụng các dịng chip megaAVR, đặc biệt là
ATmega8, ATmegal68, ATmega328, ATmegal280, và ATmega2560. Một vài
các bộ vi xử lý khác cũng được sử dụng bởi các mạch Aquino tương thích. Hầu
hết các mạch gồm một bộ điều chỉnh tuyến tính 5V và một thạch anh dao động
16 MHz (hoặc bộ cộng hướng ceramic trong một vài biến thể), mặc dù một vài
thiết kế như LilyPad chạy tại 8 MHz và bỏ qua bộ điều chinh điện áp onboard do
hạn chế về kích cỡ thiết bị. Một vi điều khiến Arduino cũng có thê được lập
trình sằn với một boot loader cho phép đơn giản là upload chương trình vào bộ
nhớ flash on-chip, so với các thiết bị khác thường phái cần một bộ nạp bên
ngoài. Điều này giúp cho việc sứ dụng Arduino được trực tiếp hơn bằng cách
cho phép sử dụng 1 máy tính gốc như là một bộ nạp chương trình.
- Theo nguyên tắc, khi sử dụng ngăn xếp phần mềm Arduino, tất cả các
board được lập trình thơng qua một kết nổi RS-232, nhưng cách thức thực hiện
lại tùy thuộc vào đời phần cứng. Các board Serial Arduino có chứa một mạch
chuyên đôi giữa RS232 sang TTL. Các board Arduino hiện tại được lập trinh
thông qua cổng USB, thực hiện thông qua chip chuyển đổi USB-to-scrial như là
FTDI FT232. Vài biến the, như Arduino Mini và Boarduino khơng chính thức,
sứ dụng một board adapter hoặc cáp nối USB-to-serial có thể tháo rời được,



Bluetooth hoặc các phương thức khác. (Khi sứ dụng một cơng cụ lập trình vi


- điều
khiến truyền thống thay vì
ArduinoIDE, cơng cụ lập trinh AVR ISP tiêu
chuẩn sẽ được sử dụng.)
-

Board Arduino sẽ đưa ra hầu hết các chân I/O của vi điều khiên đế sử

dụng cho những mạch ngoài. Diecimila, Duemilanove, và bây giờ là Uno đưa ra
14 chân I/O kỳ thuật số, 6 trong số đó có thể tạo xung PWM (điều chế độ rộng
xung) và 6 chân input analog, có thế được sứ dụng như là 6 chân I/O số. Những
chân này được thiết kế nằm phía trên mặt board, thơng qua các header cái 0.10inch (2.5 mm). Nhiều shield ứng dụng plug-in cũng được thương mại hóa. Các
board Arduino Nano, và Arduino-compatible Bare Bones Board và Boarduino
có the cung cấp các chân header đực ở mặt trên của board dùng đế cắm vào các
breadboard.
- Có nhiều biến the như Arduino-compatible và Arduino-derived. Một vài
trong số đó có chức năng tương đương với Arduino và có thồ sử dụng đế thay
thế qua lại. Nhiều mớ rộng cho Arduino được thực thiện bằng cách thêm vào các
driver đầu ra, thường sử dụng trong các trường học để đơn gián hóa các cấu trúc
của các 'con rệp' và các robot nhó. Những board khác thường tương đương về
điện nhung có thay đồi về hình dạng-đơi khi cịn duy trì độ tương thích với các
shield, đôi khi không. Vài biến the sử dụng bộ vi xừ lý hoàn toàn khác biệt, với
các mức độ tương thích khác nhau.
-

- Phần mềm:

Thiết kế bo mạch nhị gọn, trang bị nhiều tính năng thơng dụng mang lại

nhiều
lợi thế cho Arduino, tuy nhiên sức mạnh thực sự của Arduino nằm ờ phần mềm.
Mơi trường lập trình đơn giản dễ sử dụng, ngơn ngữ lập trình Wiring dễ hiểu và
dựa trên nền tảng C/C++ rất quen thuộc với người làm kỳ thuật. Và quan trọng
là số lượng thư viện code được viết sằn và chia sẻ bời cộng đồng nguồn mớ là
cực kỳ lớn.


-

-

-

Hình 1.2 phần mềm lập trình arduino.

Mơi trường phát triên tích hợp (IDE) Arduino là một ứng dụng đa nên tảng

được viết bằng Java, và được dần xuất từ IDE cho ngôn ngừ lập trinh xừ lý và
các dự án lắp ráp. Nó được thiết kế đế làm nhập mơn lập trình cho các nhà lập
trình và những người mới sử dụng khác không quen thuộc với phát triển phần
mềm. Nó bao gồm một trình soạn thào mã với các tính năng như làm nối bật cú
pháp, khớp dấu ngặc khối chương trình, và thụt đầu dịng tự động, và cũng có
khả năng biên dịch và tải lên các chương trình vào bo mạch với một nhấp chuột
duy nhất. Một chương trình hoặc mã viết cho Arduino được gọi là "sketch" .


-


1.4 Ú ng dụng của Arduino

1.4.1.

ủ ng dụng của arduino
-

Có the nói Arduino đã mở ra một thế giới cơng nghệ mới với vô vàn các

ứng dụng quan trọng của nó nhưng lại cực kì nhỏ gọn, dễ hiếu và tinh tế. ứng
dụng của arduino :
-

Arduino Uno là nền tảng tương tác và lập trinh bàng vi điều khiển thông

dụng mà bạn có thế dỗ dàng lập trình đổ phản ứng với những tác động diễn ra
trong thế giới thực. Bạn cũng có thế lên hệ giữa thế giới thực và thế giới ão bang
cách kết nối với Internet, gửi và nhận dữ liệu từ Internet.
-

-Bạn có the dùng nó đe nhận biết hầu hết những thứ mà bạn có cảm biến

điện tứ như ánh sáng, nhiệt độ, áp suất, âm thanh thậm chí cả mùi. Cách
Arduino phản ứng phụ thuộc vào cách mà chúng ta lập trình.
-

-Arduino là cách thật sự đơn giàn đe học cách lập trình vi điều khiến

-


-Các cơng ty thiết kế dùng nó đe phát triển các sàn phẩm có khả năng

tương tác.
-

-Arduino cịn được sứ dụng đế điều khiến những cuộc họp và triến lãm,

các
chương trình thương mại trong lĩnh vực truyền thơng.
-

-Nó cũng được sử dụng nhiều trong cơng nghiệp vì rất linh hoạt, dễ thay

thế,

có

rất nhiều nhà cung cấp, khá năng giao tiếp với máy tính tốt, lại có chi phí thấp.
-

Nó được sử dụng như công cụ tư vấn - quán lí đế giúp các đội ngũ giái

quyết vấn đề một cách có tổ chức và phát triền sự hợp tác trong cơng việc.
-

Ngồi ra cịn vơ số ứng dụng trong cuộc sổng hàng ngày.


-


1.4.2. Một số loại Arduino thông dụng

-

-Arduino UNO


-

-

-

Hình 1.310 Arduino UNO

Aduino UNO so với các đời trước ngoài việc thay đối và cách đặt tên cho

dễ
xác định các chân 10, Arduino UNO còn thay con chip FTDI bằng con chip
ATMega8U2 (Serial TTL Converter). Chúng ta thấy ràng nó trơng đẹp hơn hẳn
nhưng vẫn giữ được pinout cũ của mạch trước đó. Diều đó làm cho những mạch
con em, họ hàng phụ trợ cho dịng Arduino USB khơng bị lỗi thời và khiến
Arduino dề hòa nhập với những anh chị em cùa nó hơn. Arduino UNO có 3
phiên bán mới, đó là: R2, R3 và SMD.
-

-Arduino nano :

-


-

-

Hình 1.4 Arduino Nano

Arduino Nano là phiên bản nhỏ gọn của Arduino Uno với cùng MCU

ATmega328P, vì cùng MCU nên mọi tính năng hay chương trình có
trên Arduino Uno đều có trên Arduino Nano, một ưu điểm cúa Arduino Nano


-

là VÌ sứ dụng IC dán của ATmega328P

nên sẽ có thêm 2 chân Analog so với
phiên bản IC chân cắm Arduino Uno.
-

Thông số kĩ thuật chi tiết:
-

+ Vi xử lý ATmega328 (phiên bán v3.0)

-

+ Điện áp hoạt động: 5 V


-

+ Điện áp đầu vào (khuyến nghị); 7-12 V

-

+ Điện áp đầu vào (giới hạn): 6-20 V

-

+ Chân vào/ra số: 14 (6 chân có khả năng xuất ra tín hiệu

-

+ Chân vào tương tự: 8

-

+ Dòng điện mỗi chân vào/ra: 40 mA

-

+ Bộ nhớ: 16 K.B (ATmcgal68), 32 K.B (ATmcga328) trong đó

2

KB

PWM)


dùng đế nạp bootloader
-

+ SRAM: 1 KB (ATmegal68) hoặc 2 KB (ATmega328)

-

+ EEPROM: 512 bytes (ATmegal68) hoặc 1 KB (ATmcga328)

-

+ Xung nhịp: 16 MHz

-

+ Kích thước: 0.73" X 1.70"

-

-Arduino mega:

-

Arduino Mcga2560 là một vi điều khiển bẳng cách sử dụng ATmcga2560.

-

Bao gồm:

-


+54 chân digital (15 có thể được sử dụng như các chân PWM)

-

+6 đầu vào analog,

-

+4 UARTs (cống nối tiếp phần cứng),

-

+ 1 thạch anh 16 MHz,

-

+ 1 cồng kết nối USB,

-

+ 1 jack cắm điện,


-

+ 1 đầu ICSP,

-


+ 1 nút reset.

-

Nó chứa tất cà mọi thứ cần thiết đế hỗ trợ các vi điều khiến.


-

Arduino Mega2560 khác với tất cả các vi xử lý trước giờ vì khơng sứ dụng

FTDI chip điều khiên chuyển tín hiệu từ USB để xử lý. Thay vào đó, nó sừ dụng
ATmegal6U2 lập trình như là một cơng cụ chuyến đối tín hiệu từ USB. Ngồi
ra, Arduino Mega2560 cơ bán vẫn giống Arduino Uno R3, chi khác số lượng
chân và nhiều tính năng mạnh mẽ hơn, nên các bạn vẫn có thể lập trình cho con
vi điều khiến này bằng chương trình lập trình cho Arduino Uno R3.

-

-

-

Hình 1.5 Arduino MEGA

Arduino MEGA có rất nhiều chân 10 so với dòng Arduino UNO (54 digital

10
và 16 analog 10), đồng thời bộ nhớ flash của MEGA rất lớn, gấp 4 lần so với
UNO (128kb) với vi điều khiển ATmcga 1280. Rõ rang, những dự án cần điều

khiển nhiều loại động cơ và xứ lý nhiều luồng dữ liệu song song (3 timer), nhiều
ngắt hơn (6 cổng interrupt),., có the được phát tricn dễ dàng với Arduino
MEGA, chẳng hạn như: máy in 3D, quadcopter...
-

Thông dụng nhất là Arduino UNO, chúng ta hãy cùng đi tìm hiếu kĩ chúng.

1.4.3. Arduino UNO
-

Arduino Uno là 1 bo mạch thiết kế với bộ xử lý trung tâm là vi điều khiển