<span class='text_page_counter'>(1)</span><div class='page_container' data-page=1>

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

<b>TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN </b>
<b>--- </b>

<b>Trần Thị Minh Phƣơng </b>

<b>XÂY DỰNG HỆ ĐO THÔNG SỐ MÔI TRƢỜNG ĐA TÍN HIỆU </b>

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

</div>
<span class='text_page_counter'>(2)</span><div class='page_container' data-page=2>

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

<b>TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN </b>
<b>--- </b>

<b>Trần Thị Minh Phƣơng </b>

<b>XÂY DỰNG HỆ ĐO THƠNG SỐ MƠI TRƢỜNG ĐA TÍN HIỆU </b>

Chuyên ngành: Vật lý vô tuyến và điện tử
Mã số: 60.44.01.05

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. ĐỖ TRUNG KIÊN

</div>
<span class='text_page_counter'>(3)</span><div class='page_container' data-page=3>

<b>LỜI CẢM ƠN </b>

<i>Lời đầu tiên, em xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc và lòng biết ơn trân thành </i>
<i>tới TS. Đỗ Trung Kiên, thầy đã tận tình hướng dẫn và tạo điều kiện giúp đỡ em hoàn </i>

<i>thành luận văn này. </i>

<i>Em xin gửi lời cảm ơn trân thànhđến các thầy cô trong khoa Vật lý, bộ môn </i>
<i>Vật lý vô tuyến và điện tử trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc Gia Hà </i>
<i>Nội, các thầy cô đã giúp đỡ và chỉ bảo cho em trong suốt thời gian học tập tại </i>
<i>Trường. Em cũng xin cảm ơn sự hỗ trợ của đề tài nhóm B - Đại học Quốc gia Hà nội </i>
<i>QG.12.02. </i>

<i>Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn trân thành tới gia đình, bạn bè đã ln động </i>
<i>viên, giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập cũng như hoàn thành luận văn. </i>

<i>Do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên chắc chắn luận văn còn nhiều thiếu </i>
<i>sót. Em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của thầy cơ và các bạn. </i>

<i>Một lần nữa, em xin trân trọng cảm ơn! </i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(4)</span><div class='page_container' data-page=4>

<b>MỤC LỤC </b>

<b>MỞ ĐẦU ... 1 </b>
<b>CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN ... 3 </b>
1.1. Hệ thiết bị đo lường ... 3
1.2. Bộ thu thập số liệu (Data logger) ... <b>Error! Bookmark not defined. </b>
1.2.1. Giới thiệu ... <b>Error! Bookmark not defined. </b>
1.2.2. Một số đặc điểm số liệu và hệ thu thập số liệu.Error! <b>Bookmark </b> <b>not </b>
<b>defined. </b>

1.2.3. Một số bộ thu thập số liệu hiện nay ... <b>Error! Bookmark not defined. </b>
1.3. Thu thập số liệu thông qua webserver ... <b>Error! Bookmark not defined. </b>
<b>CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ... </b>Error!
Bookmark not defined.

</div>
<span class='text_page_counter'>(5)</span><div class='page_container' data-page=5>

2.3. Các thành phần khác trong mạch: ... <b>Error! Bookmark not defined. </b>
2.3.1. Bộ nguồn ... <b>Error! Bookmark not defined. </b>
2.3.2. IC thời gian thực RTC DS1307 ... <b>Error! Bookmark not defined. </b>
2.4. Truyền, nhận dữ liệu đo ... <b>Error! Bookmark not defined. </b>
2.5. Xử lý số liệu và đưa lên Lan Server: ... <b>Error! Bookmark not defined. </b>
2.6. Xây dựng hệ đo thơng số mơi trường đa tín hiệuError! <b>Bookmark </b> <b>not </b>
<b>defined. </b>

2.6.1. Mạch mô phỏng của hệ đo: ... <b>Error! Bookmark not defined. </b>
2.6.2. Xây dựng thuật toán cho hệ đo: ... <b>Error! Bookmark not defined. </b>
<b>CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM ... </b>Error! Bookmark not defined.

</div>
<span class='text_page_counter'>(6)</span><div class='page_container' data-page=6>

<b>DANH MỤC HÌNH VẼ </b>

<b>Hình vẽ </b> <b>Trang </b>

Hình 1.1: Sơ đồ khối hệ đo lường tự động. 3

Hình 1.2: Sơ đồ khối bộ thu thập số liệu 4

Hình 1..3: Bộ thu thập số liệu DVTH và MT100 6

Hình 2.1: Sự phụ thuộc của điện dung vào độ ẩm tương đối của DHT11 11

Hình 2.2: Hình ảnh của cảm biến DHT11 11

Hình 2.3: Hình ảnh của cảm biến DHT11 trong mạch mô phỏng 11

Hình 2.4: Hình ảnh kết nối MCU và DHT11 13

Hình 2.5: MCU gửi tín hiệu Start và tín hiệu trả lời của DHT11 13

Hình 2.6: Quá trình gửi bits “0” 13

Hình 2.7: Quá trình gửi bits “1” 14

Hình 2.8: Quá trình gửi bit STOP 14

Hình 2.9: Hình ảnh cảm biến DS18B20 trong mạch mơ phỏng 15

Hình 2.10: Hình ảnh thực tế của cảm biến DS18B20 15

Hình 2.10: Hình ảnh của cảm biến khí gas MG811 16

Hình 2.11: Cấu tạo của cảm biến MG811 17

Hình 2.12: Sự phuh thuộc của cường độ dịng ra và nồng độ CO2 – trong

điều kiện môi trường bình thương (nhiệt độ 28o_{C; độ ẩm 65%)} 17
Hình 2.13: Hình ảnh cảm biến MG811 trong mạch mơ phỏng 18
Hình 2.14: Hình ảnh của micro trong cảm biến đo âm thanh 19
Hình 2.15: Hình ảnh cảm biến đo âm thanh ghép nối với khuếch đại thuật

toán LM386 20

</div>
<span class='text_page_counter'>(7)</span><div class='page_container' data-page=7>

<b>Hình vẽ </b> <b>Trang </b>
Hình 2.17: Hình ảnh của DS1307 trong mạch mơ phỏng 23

Hình 2.18: Sơ đồ khối của DS1307 24

Hình 2.19: Giản đồ thời gian của giao tiếp UART 26

Hình 2.20: Giao diện của phần mềm Herquese. 27

Hình 2.21: Mơ hình đặt quyền truy cập dữ liệu 29

Hình 2.22: Sơ đồ khối của hệ đo 30

Hình 3.1: Hình ảnh hệ thống thu thập số 32

Hình 3.2: Hình ảnh chọn chế độ hiển thị số liệu lên LCD và truyền

UART 32

Hình 3.3: Hình ảnh truyền dữ liệu đo theo UART vào máy tính. 33
Hình 3.4. Hình ảnh file số liệu ghi nhận từ hệ và lưu trên máy tính 33

Hình 3.5: Số liệu hiển thị qua phần mềm Herquese ₃₄

Hình 3.6: Giao diện của hệ thống quản lý số liệu môi trường qua Lan

Server 35

Hình 3.7: Hình ảnh kết quả đo được truy cập từ máy tính trung cùng

</div>
<span class='text_page_counter'>(8)</span><div class='page_container' data-page=8>

1
<b>MỞ ĐẦU </b>

<b>1. </b> <b>Lí do chọn đề tài. </b>

Trong những năm gần đây với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ linh
kiện điện tử và công nghệ thông tin(CNTT) đã đưa tự động hóa vào từng ngõ ngách
của cuộc sống, tạo ra những thay đổi to lớn trong lao động, sản xuất. Ứng dụng của
vi điều khiển, vi xử lý cho phép con người có thể tạo ra những hệ thống hoạt động
chính xác, tính ổn định cao, có khả năng làm việc một cách tự động và thông minh
hơn, phục vụ cho từng mục đích cụ thể.

Với yêu cầu trong thực tế là tại các phòng thí nghiệm, bênh viện, nhà kính
trồng cây, …. cần kiểm sốt tự động các thơng số của mơi trường (nhiệt độ, độ ẩm,
điểm sương, tiếng ồn, nồng độ khí, …) để có thể điều chỉnh cho phù hợp thì việc
nghiên cứu, xây dựng hệ đo các thơng số mơi trường đa tín hiệu là rất quan trọng và
cần thiết.

Với yêu cầu hệ cần thu thập các thông số môi trường một cách tự động,từ xa
với khả năng xử lý, lưu trữ dữ liệu mơi trường 24/24 và có thể giám sát qua mơi
trường Internet thì đã được thương mại hóa, tuy nhiên giá thành của các hệ này còn
khá cao. Chính vì vậy, việc nghiên cứu và làm chủ được kỹ thuật cho hệ đo các
thơng số mơi trường đa tín hiệulà điều cần thiết, phát huy được nội lực trong nước,
định hướng sản xuất ra những sản phẩm tự động hóa chất lượng cao, giá cả cạnh
tranh.

Với mục đích đó, nội dung luận văn tập trung trình bày việc nghiên cứu và
triển khai xây dựng một hệ đo các thông số môi trường đa tín hiệu trên cơ sở sử
dụng các cảm biến đầu ra số ghép nối với một vi điều khiển và kết nối với máy tính
làm Server.

<b>2. </b> <b>Phƣơng pháp nghiên cứu. </b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(9)</span><div class='page_container' data-page=9>

2

ứng với từng thông số môi trường cần khao sát, các đặc trưng của vi điều khiển, các
chuẩn kết nối; ngồi ra để có thể khảo sát, đánh giá phương án thiết kế hệ đó em sử
dụng các phần mềm mơ phỏng, tính tốn thiết kế mạch trước khi thực hiện lắp đặt.

Trong luận văn này, các thông số môi trường được xác định và tập trung
nghiên cứu bao gồm: nhiệt độ, độ ẩm, tiếng ồn và nồng độ khí CO2. Việc khảo sát số
liệu và kiểm chứng kết quả thu được được thực hiện và so sánh với các hình thức đo
đạt truyền thống.

<b>3. </b> <b>Cấu trúc luận văn </b>

Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, luận văn được chia
làm 3 chương:

<i> Chương 1: Tổng quan. </i>

<i> Chương 2: Đối tượng và phương pháp nghiên cứu. </i>
<i> Chương 3:Kết quả thực nghiệm </i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(10)</span><div class='page_container' data-page=10>

3
<b>CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN </b>

<b>1.1. Hệ thiết bị đo lƣờng </b>

Việc đo đạc, thu thập xử lý thơng tin nói chung chia làm ba phần chính là đo,
thu thập truyền và xử lý. Trong đó q trình đo thực chất là việc định lượng các đại
lượng vật lý thành các con số và đơn vị bằng cách thực hiện phép đo bằng dụng cụ
đo. Dụng cụ đo thông qua phép đo mà chuyển các đại lượng vật lý cần đo của đối
tượng cần đo thành các đại lượng khác có thơng tin định lượng của đại lượng đó tức
là có thể hiển thị được hoặc đọc được một cách định lượng. Thường ngày nay, để

thuận lợi cho việc lưu trữ, truyền thơng, xử lý thì các đại lượng cần đo đều chuyển
về cái đại lượng điện mang thông tin định lượng của đại lượng cần đo như hiệu điện
thế hoặc dòng điện. Đại lượng điện này thuận lợi cho việc truyền, lưu trữ, xử lý
bằng các thiết bị điện, mạch điện tích hợp, với cơng nghệ điện toán mà nhân loại đã
đạt được rất nhiều thành tựu. Việc thu thập gồm truyền và lưu trữ ngày nay thường
được thực hiện trên cơ sở điện toán. Việc xử lý thông tin được thực hiện tự động
hồn tồn hoặc tự động một phần thơng qua hệ thống điện tốn, thường thực hiệu
bằng ít nhất một bộ vi xử lý và một chương trình hoạt động trên vi xử lý đó. Người
thực hiện cơng việc liên quan hệ thống này là xây dựng hệ thống gồm phần cứng và
phần mềm, vận hành hệ thống, sử dụng và đánh giá các kết quả đo. Một hệ thống đo
đạc và điều khiển tự động có các chức năng đo đạc các đại lượng, thông số của đối
tượng, truyền thông, lưu trữ, xử lý, phân tích đánh giá và cịn có thể đưa ra các tín
hiệu điều khiển phản hồi tự động.

</div>
<span class='text_page_counter'>(11)</span><div class='page_container' data-page=11>

4
<i>Hình 1.1: Sơ đồ khối hệ đo lường tự động. </i>

<b>TÀI LIỆU THAM KHẢO </b>
<b>Tiếng Việt </b>

[1] Phan Minh Tân, Nguyễn Xuân Hoàng, Bùi Thị Thanh Quyên; <i>Nghiên cứu thiết </i>
<i>kế và chế tạo thiết bị đo nhiệt độ, độ ẩm và điểm sương THDP-1 sử dụng công </i>
<i>nghệ PSOC</i>.

[2] Trần Quang Vinh, Phạm Mạnh Thắng, Phùng Mạnh Dương; <i>Mạng thông tin </i>
<i>điều khiển trong hệ thống tự động hóa tịa nhà</i>; Tạp chí khoa học khoa học tự
nhiên và công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội, Số 26 (2010) trang 129-140.
[3] Vũ Ngọc Ha, Luận văn thạc sỹ <i>“Xây dựng hệ thống đo đạc, thu thập và xử lý </i>

<i>tín hiệu số các thông số môi trường từ xa qua mạng Ethernet trên nền Linux </i>

<i>nhúng”</i>, bộ môn Vật lý Vô tuyến, khoa Vật lý, Trường đại học Khoa học tự
nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội – 2013.

<b>Tiếng Anh </b>

[4]Coopmans, C; YangQuan Chen; <i>A general-purpose low-cost compact </i>
<i>spatial-temporal data logger and its applications</i>, AUTOTESTCON, 2008, IEEE
Conferences 2008 , Page(s): 64 - 68

[5]Edstrom, U.; Skonevik, J.; Backlund, T.; Karlsson, J.S.; <i>A flexible measurement </i>
<i>system </i> <i>for </i> <i>physiological </i> <i>signals </i> <i>in </i> <i>mobile </i> <i>health </i> <i>care, </i>
<i>Engineering in Medicine and Biology Society</i>, 2005. IEEE-EMBS 2005. 27th
Annual International Conference 2005 , Page(s): 2161 - 2162

[6]Hayes, J.; Crowley, K.; Diamond, D.; <i>Simultaneous Web-based real-time </i>
<i>temperature </i> <i>monitoring </i> <i>using </i> <i>multiple </i> <i>wireless </i> <i>sensor </i> <i>networks, </i>
<i>Sensors</i>, 2005 IEEE Conferences, 2005

</div>
<span class='text_page_counter'>(12)</span><div class='page_container' data-page=12>

5
[8] H. Mirinefad, Sh sadati;<i>Design and simulation of rutomated system for </i>

<i>greenhouse using Labview</i>; American-Eurasian J.agric&environ. Sci, 3(2):
279-284, 2008.

[9]Hsueh-Chun Lin; Yiao-Chiang Kan; Yao-Ming Hong; <i>The Comprehensive </i>
<i>Gateway Model for Diverse Environmental Monitoring Upon Wireless Sensor </i>
<i>Networ</i>k, Sensors Journal, IEEEVolume: 11, Issue: 5, 2011, Page(s): 1293 –
1303.

[10] Ipsuwan, Y., Chow Mo-Yuen. <i>Control Methodologies in networked control </i>

<i>system</i>, 2003, Control Engineering Practice

[11] Prabhudesai, R.G.; Joseph, A.; Agarwadekar, Y.; Mehra, P.; Kumar, K.V.;
Luis, R<i>.; Integrated Coastal Observation Network (ICON) for real-time </i>
<i>monitoring of sea-level, sea-state, and surface-meteorological data</i>, OCEANS
2010, IEEE 2010 , Page(s): 1 - 9

[12] Ku, K.K.K.; Bradbeer, R.; Hodgson, P.; Lam, K.; Lam Yeung; <i>A low-cost, </i>
<i>three-dimensional and real-time marine environment monitoring system, Data </i>
<i>buoy with connection to the internet</i>, OCEANS 2008 - MTS/IEEE Kobe
Techno-Ocean 2008 , Page(s): 1 – 5.

[13] Shi-feng yang and daudi s. Simbeye ollege of electronic information and
automation, tianjin university of science and technology; <i>computerized </i>
<i>greenhouse environmental Monitoring and control system based on </i>
<i>Labwindows/cvi</i>; journal of computers, vol. 8, no. 2, february 2013.

</div>

<!--links-->