BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
--------------------------------------------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - VIỄN THƠNG

NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG
GIÀN PHƠI QUẦN ÁO THÔNG MINH

CBHD
Sinh viên
Mã số sinh viên

: ThS. Nguyễn Thị Thu
: Nguyễn Văn Quang
: 2017652465

HÀ NỘI – 2021


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................

.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
Hà Nội, ngày….tháng….năm 2021
Người nhận xét


LỜI CẢM ƠN
Để có thể hồn thành đề tài “ Nghiên cứu và thiết kế mơ hình hệ
thống giàn phơi quần áo thông minh”, em xin chân thành cảm ơn các thầy
cô giáo trong Khoa Điện Tử, Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội đã truyền
đạt, cung cấp cho em những kiến thức trong lĩnh vực kỹ thuật điện tử, chỉ dẫn
và định hướng cho em trong quá tình học tập. Đây là những tiền đề để em có
thể hồn thành được đề tài cũng như trong sự nghiệp sau này.
Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới cô ThS. Nguyễn Thị Thu
đã hướng dẫn và tận tình giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện và nghiên
cứu đề tài. Cung cấp những kiến thức quý báu cũng như những lời khuyên
hữu ích và tạo động lực cho chúng em hoàn thành tốt nhiệm vụ.
Bên cạnh đó, em cũng xin cảm ơn các bạn sinh viên trong Khoa Điện
Tử - Viễn Thơng đã đóng góp ý kiến cho bản thân em cũng như các bạn trong
khoa, giúp chúng em thực hiện đề tài đạt hiệu quả tốt hơn.
Cuối cùng, mặc dù đã cố gắng hoàn thành nhiệm vụ đặt ra và đảm bảo
thời hạn nhưng do kiến thức cịn hạn hẹp nên chắc chắn khơng tránh khỏi
thiếu sót. Rất mong nhận được những ý kiến đóng góp và thơng cảm của thầy
cơ giáo và các bạn sinh viên.

Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày tháng năm 2021
Sinh viên thực hiện
Lê Đình Hiệp

MỤC LỤ


LỜI CẢM ƠN....................................................................................................i
MỤC LỤC.........................................................................................................ii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT............................................................................1
DANH MỤC BẢNG BIỂU...............................................................................2
DANH MỤC HÌNH ẢNH.................................................................................3
MỞ ĐẦU...........................................................................................................4
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GIÀN PHƠI QUẦN ÁO
THƠNG MINH.................................................................................................6
1.1. Giới thiệu tình hình nghiên cứu hiện nay................................................6
1.2. Tính cấp thiết của đề tài..........................................................................7
1.3. Một số mẫu giàn phơi quần áo................................................................8
1.4. Yêu cầu công nghệ của hệ thống giàn phơi quần áo thông minh............9
1.5. Nhiệm vụ nghiên cứu..............................................................................9
1.6. Kết luận chương....................................................................................10
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ MẠCH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG GIÀN
PHƠI QUẦN ÁO THÔNG MINH..................................................................11
2.1. Kit Wifi ESP8266 NodeMCU...............................................................11
2.2. Mạch cầu H...........................................................................................17
2.3. Module cảm biến mưa...........................................................................20
2.4. Module cảm biến ánh sáng quang trở...................................................22
2.5. Động cơ DC giảm tốc............................................................................23
2.6. Cơng tắc hành trình...............................................................................25

2.7. Ứng dụng Blynk....................................................................................26
2.8. Một số IC trong mạch ổn áp..................................................................27
2.9. Kết luận chương....................................................................................29
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG GIÀN PHƠI QUẦN ÁO
THÔNG MINH...............................................................................................30
3.1. Mục tiêu và yêu cầu thiết kế mơ hình giàn phơi quần áo thơng minh. .30
3.2. Sơ đồ khối của hệ thống giàn phơi quần áo thông minh.......................30
3.3. Lưu đồ thuật toán..................................................................................31


3.4. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống giàn phơi quần áo thông minh..............33
3.5. Chức năng và sơ đồ kết nối của các khối..............................................33
3.6. Thiết kế mạch in....................................................................................39
3.7. Mơ hình thực tế.....................................................................................40
3.8. Tạo project điều khiển hệ thống trên ứng dụng Blynk..........................41
3.9. Kết luận chương....................................................................................43
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỀN.......................................................44
TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................................45
PHỤ LỤC........................................................................................................46


Từ viết tắt
Từ tiếng anh
ADC
Analog-to-digital converter

Nghĩa tiếng việt
Chuyển đổi tín hiệu tương tự
sang tín hiệu số


API

Giao diện lập trình ứng dụng

Application Programming
Interface
CPU
Central Processing Unit
EEPROM Electrically Erasable Programable Read Only Memory
GPIO
General-purpose input/output
I2C
IEEE
SDIO
SPI
ROM
RAM
RISC
USART
PWM
TTL

Bộ xử lý trung tâm
Bộ nhớ không mất dữ liệu
Cổng giao tiếp vào/ra

Inter-Integrated Circuit
Chuẩn giao tiếp nối tiếp
Institute of Electrical and
Viện kỹ nghệ Điện và Điện tử

Electronics Engineers
Strategic Defense Initiative
Nối tiếp dữ liệu đầu vào/đầu
Organization
ra
Serial Peripheral Interface
Chuẩn giao tiếp nối tiếp
Read Only Memory
Bộ nhớ chỉ đọc
Random Access Memory
Bộ nhớ khả dụng
Reduced Instructions Set
Máy tính với tập lệnh đơn
Computer
giản hóa
Universal synchronous
Bộ truyền nhận nối tiếp đồng
asynchronous receiver
bộ và không đồng bộ
transmitter
Pulse - width modulation
Điều chế xung
Transistor-transistor logic
Mạch kỹ thuật số
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1:Chân I/O trên NodeMCU.................................................................14
Bảng 2.2: Các chức năng lệnh cơ bản của phần mềm Arduino IDE...............17

Bảng 2.3: Chức năng các chân của IC L298N................................................20


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Hệ thống giàn phơi quần áo xếp tường.............................................8
Hình 1.2: Hệ thống giàn phơi quần áo gắn trần................................................8
Hình 1.3: Một số giàn phơi di động
Hình 2.1: Sơ đồ chân IC ESP8266EX [3].......................................................11
Hình 2.2: Sơ đồ chân kit Wifi ESP8266 NodeMCU V0.9 [5]........................14
Hình 2.3: Giao diện Arduino IDE Preferences................................................15
Hình 2.4: Giao diện Board Installation trong Arduino IDE............................16
Hình 2.5: Giao diện phầm mềm Arduino IDE................................................16
Hình 2.6: Mơ hình mạch cầu H.......................................................................18
Hình 2.7: IC L298N [4]...................................................................................19
Hình 2.8: Sơ đồ chân IC L298N [4]................................................................19
Hình 2.9: Module cảm biến mưa.....................................................................20
Hình 2.10: Module cảm biến ánh sáng............................................................22
Hình 2.11: Photoresistors................................................................................22
Hình 2.12: Mạch cảm biến ánh sáng...............................................................23
Hình 2.13: Nguyên tắc hoạt động của động cơ DC[2]....................................24
Hình 2.14: Cơng tắc hành trình.......................................................................25
Hình 2.15: Cấu tạo IC 7805............................................................................28
Hình 2.16: IC LM2576 [6]...........................................................................29Y
Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống giàn phơi quần áo thơng minh.......................30
Hình 3.2: Lưu đồ chương trình chính của hệ thống giàn phơi........................31
Hình 3.3: Lưu đồ thuật tốn chương trình con................................................32
Hình 3.4: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống giàn phơi quần áo thông minh........33
Hình 3.5: Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn dùng IC 7805...................................34
Hình 3.6: Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn sử dụng IC LM2576........................35
Hình 3.7: Sơ đồ nguyên lý khối xử lý trung tâm.............................................36

Hình 3.8: Sơ đồ kết nối khối cảm biến với NodeMCU...................................37
Hình 3.9: Sơ đồ kết nối khối cơng tắc và nút nhấn với NodeMCU................38
Hình 3.10: Sơ đồ nguyên lý khối động cơ.......................................................38
Hình 3.11: Động cơ DC V1.............................................................................39
Hình 3.12: Sơ đồ mạch in 3D của hệ thống giàn phơi....................................39
Hình 3.13: Sơ đồ mạch in 2D của hệ thống giàn phơi....................................40
Hình 3.14: Mơ hình giàn phơi mặt bên...........................................................40
Hình 3.15: Mơ hình giàn phơi thơng minh......................................................41
Hình 3.16: Giao diện New Project trên ứng dụng Blynk................................41
Hình 3.17: Giao diện ứng dụng Blynk............................................................42
Hình 3.18: Giao diện điều khiển hệ thống giàn phơi thông minh...................42


MỞ ĐẦU
Lý do chọn đề tài:
Công việc giặt và phơi quần áo trở thành một công việc hàng ngày của
người nội trợ. Làm khô quần áo bằng cách phơi quần áo trực tiếp dưới nắng
nóng trên dây phơi là một phương pháp truyền thống và vẫn còn được sử
dụng phổ biến. Đây là một phương pháp đơn giản, chi phí thấp và là cách sấy
quần áo hiệu quả nhất. Bên cạnh đó, các nhà khoa học cũng chứng minh rằng
tia cực tím từ ánh sáng mặt trời có thể giúp tiêu diệt vi khuẩn trên quần áo.
Tuy nhiên, con người không lường trước được sự thay đổi đột ngột của mơi
trường bên ngồi. Việc phơi và thu quần áo sẽ gặp phải một số khó khăn, đặc
biệt là khi có mưa lớn. Do đó, đề tài “Nghiên cứu và thiết kế mơ hình hệ
thống giàn phơi quần áo thơng minh” được nghiên cứu và phát triển để giải
quyết những vấn đề này.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn:
Những lợi ích mà giàn phơi thông minh mang lại là rất lớn, nó khơng
chỉ giúp tiết kiệm diện tích, an tồn trong q trình sử dụng mà cịn tiết kiệm
thời gian, cơng sức và năng lượng trong việc phơi quần áo cho các gia đình

hiện nay. Bên cạnh đó là khả năng linh hoạt, độ bền cao và tăng tính thẩm mỹ
cho khu vực ban công và sân phơi của các gia đình.
Mục tiêu nghiên cứu:
+ Tìm hiểu tổng quan về mạch điều khiển hệ thống giàn phơi quần áo thông
minh.
+ Thiết kế và thực thi mơ hình hệ thống phơi quần áo thông minh.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
+ Kit Wifi ESP8266 NodeMCU.
+ Module cảm biến mưa.
+ Module cảm biến ánh sáng.
+ Động cơ DC.
+ Ứng dụng Blynk.


Trong báo cáo này sẽ trình bày các vấn đề liên quan tới kiến thức nền
tảng xây dựng nên đồ án. Bố cục gồm 3 chương trọng tâm:
Chương 1: Tổng quan về hệ thống giàn phơi quần áo
Giới thiệu và phân tích một số hệ thống giàn phơi quần áo hiện nay, từ
đó đưa ra những vấn đề tập trung nghiên cứu.
Chương 2: Tổng quan về mạch điều khiển giàn phơi quần áo thông minh.
Giới thiệu tổng quan về lý thuyết liên quan cũng như các thiết bị phần
cứng sử dụng trong hệ thống giàn phơi quần áo thông minh.
Chương 3: Thiết kế mơ hình hệ thống giàn phơi quần áo thông minh.
Chương này đề cập đến các yêu cầu và chức năng của phần cứng, chi
tiết sơ đồ khối, chức năng từng khối và sơ đồ nguyên lý từng khối, xây dựng
lưu đồ giải thuật cho hệ thống giàn phơi quần áo thơng minh.
Trong q trình thực hiện đồ án, do thời gian và kinh nghiệm hạn chế
nên việc thiết kế và thực hiện cịn thiếu sót rất nhiều. Do đó, em rất mong
nhận được sự đóng góp của thầy, cô và các bạn để giúp em đưa đề tài ứng
dụng vào thực tế cuộc sống. Qua đây, em cũng chân thành cảm ơn quý thầy,

cô giáo trong khoa Điện tử và các bạn đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi để
em có thể hồn thánh tốt đồ án trên.


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GIÀN PHƠI QUẦN ÁO
THƠNG MINH
1.1. Giới thiệu tình hình nghiên cứu hiện nay
Thuật ngữ "Internet of Things" (IoT) gần đây xuất hiện rất nhiều và
thu hút khơng ít sự quan tâm chú ý của thế giới công nghệ. IoT là khái niệm
kết nối các thiết bị với nhau và với Internet. IoT là một mạng lưới khổng lồ
gồm các vật (things) và con người được kết nối - tất cả đều thu thập và chia sẻ
dữ liệu với nhau. Khi thế giới dần tiến vào kỷ nguyên IoT, sử dụng các thiết bị
thông minh như điện thoại, máy tính bảng hay máy tính để kết nối, điều khiển
mọi vật dụng thì mơ hình nhà thông minh (smarthome) sẽ là xu hướng nhà ở
mà tất cả mọi người đều muốn sở hữu.
Nhà thông minh là kiểu nhà được lắp đặt các thiết bị điện, điện tử có
thể được điều khiển hoặc tự động hóa hoặc bán tự động, thay thế con người
trong thực hiện một hoặc một số thao tác quản lý, điều khiển. Hệ thống điện
tử này giao tiếp với người dùng thông qua bảng điện tử đặt trong nhà, ứng
dụng trên điện thoại di động, máy tính hoặc một giao diện web.
Một số hệ thống trong nhà thông minh:
+ Hệ thống cửa thơng minh: người dùng có thể lập trình hệ thống với các
chức năng như: đóng mở tự động, đóng mở bằng mật khẩu, thẻ, ... có thể áp
dụng trong các nhà riêng, các siêu thị, ...
+ Hệ thống báo cháy: áp dụng để báo cháy khi nhận thấy nồng lượng khói,
khí ga trong nhà khơng phù hợp, vượt ngưỡng sẽ báo cho gia chủ để có thể có
biện pháp xử lý. Hệ thống rất có ích trơng các cơng ty, gia đình, ...
+ Hệ thống cảm biến chống trộm: hệ thống kết hợp camera giám sát và các hệ
thống còn lại. Để khi phát hiện thấy trộm đột nhập, hệ thống sẽ tích hợp ví: hú
cịi, bật điện,nhắn tin... để có thể dễ dàng phát hiện ra kẻ trộm trong nhà.

+ Hệ thống điều khiển sân vườn: Chức năng của hệ thống này là tự động tưới
cây cỏ trong vườn hàng ngày theo thời gian định trước hoặc bật, tắt từ xa
bằng điện thoại.


+ Hệ thống phơi quần áo thông minh: hệ thống sẽ tự động thu và phơi quần áo
tùy theo điều kiện thời tiết.
Hiện nay hệ thống nhà thông minh được ứng dụng rất nhiều vào đời
sống. Một trong những ứng dụng cơ bản nhất trong hệ thống nhà thơng minh
đó chính là hệ thống giàn phơi quần áo thơng minh.
1.2. Tính cấp thiết của đề tài
Trong cuộc sống hàng ngày của mỗi gia đình Việt Nam hiện nay.
Cơng việc giặt đồ và phơi đồ trở thành một công việc hàng ngày. Mỗi gia đình
đều có một khơng gian cũng như hệ thống để phơi khô quần áo sau khi giặt.
Nhưng hầu hết hệ thống phơi quần áo trong các hộ gia đình hiện nay đều thực
hiện thủ cơng, đều thực hiện bằng tay, mất khá nhiều thời gian cũng như cơng
sức, đơi khi gặp nhiều khó khăn khi gặp thời tiết khơng thuận lợi như trời
mưa…
Ngồi ra, hầu hết mọi người sẽ đi làm và một số người sẽ cần phải đi
làm vào sáng sớm và tăng ca tới đêm muộn, buộc họ phải phơi quần áo trước
khi mặt trời mọc và sẽ chỉ thu quần áo vào ban đêm. Điều này khiến họ lo
lắng khi ở nơi làm việc về sự thay đổi thời tiết có thể xảy ra và họ không thể
quay về nhà để giữ quần áo. Giàn phơi quần áo thông minh là giải pháp cho
tất cả những khó khăn trên. Đây là một đề tài có tính ứng dụng thiết thực mà
các cá nhân cũng như các công ty sẽ không ngừng nghiên cứu cho ra đời các
sản phẩm khác nhau vì nhu cầu thực tiễn và đa dạng phương pháp tiếp cận.
Giàn phơi quần áo thông minh là hệ thống cơ học được thiết kế phục
vụ nhu cầu phơi và thu quần áo nhưng có tính năng thơng minh, tiện lợi hơn
các loại giàn phơi truyền thống thống thường.
Giàn phơi quần áo thông minh là một sản phẩm khoa học có tính ứng

dụng cao, sản phẩm giúp cho việc phơi phóng quần áo trở nên nhanh chóng,
dễ dàng, tiết kiệm thời gian và năng lượng.


Bên cạnh đó, giàn phơi quần áo thơng minh có khả năng linh hoạt, độ
bền cao và tăng tính thẩm mỹ cho khu vực ban công và sân phơi của các gia
đình, đặc biệt là đối với căn hộ chung cư.
1.3. Một số mẫu giàn phơi quần áo
1.3.1. Giàn phơi xếp tường

Thiết kế
Hình 1.1: Hệ thống giàn phơi quần áo xếp tường
các thanh phơi song song được gắn lên tường với hệ thống thanh xếp có thể
kéo ra vào linh hoạt, phù hợp với không gian nhà ở nhỏ hẹp.
Tuy nhiên, kiểu giàn phơi này sẽ hạn chế khả năng làm khơ quần áo bên
trong, khơng có khả năng linh hoạt, khó di chuyển giàn phơi.
1.3.2. Giàn phơi gắn trần

Thiết kếHình
cho khu
ban cơng,
dụng
bộ áo
tời gắn
để nâng
1.2: vực
Hệ thống
giànsử
phơi
quần

trần hạ các thanh


phơi, tiết kiệm không gian ban công. Tuy nhiên, giá thành đắt và khó di
chuyển.
1.3.3. Giàn phơi di động

Giàn phơi di
động
vớisốnhững
người
dùng sống ở nơi có khơng
Hình
1.3:đối
Một
giàn phơi
di động
gian rộng rãi mang lại rất nhiều tính năng nổi bật. Đặc biệt có thể kể đến như
việc có thể di chuyển giàn phơi ra những nơi có nắng để phơi. Nếu khơng cần
phơi đồ, có thể mang vào trong nhà để làm đồ móc quần áo khơ.
Trong đề tài này, em xin đề cập tới hệ thống giàn phơi quần áo thông
minh di động phù hợp với gia đình có khơng gian ở rộng.
1.4. Yêu cầu công nghệ của hệ thống giàn phơi quần áo thông minh
Đề tài này sẽ đáp ứng được các nhu cầu như sau:
+ Hệ thống sẽ phát hiện mưa hoặc trời tối thông qua cảm biến, xử lí và
tự động thu quần áo vào hệ thống mái che đảm bảo quần áo không bị ướt.
+ Khi trời sáng và khơng có mưa, hệ thống sẽ tự động kéo quần áo ra
phơi.
+ Người dùng có thể thu hoặc phơi quần áo thông qua hộp nút nhấn
điều khiển bằng tay được gắn trên hệ thống.

+ Ngoài ra, giải pháp điều khiển internet được đưa ra và tích hợp trên
hệ thống giúp người sử dụng có thể điều khiển hệ thống ở bất kì nơi đâu
thơng qua mạng internet.
1.5. Nhiệm vụ nghiên cứu
+ Tìm hiểu về hệ thống giàn phơi quần áo cũng như nhu cầu thực tế
của nó trong các hộ gia đình hiện nay.


+ Nghiên cứu tổng quan về kit WiFi ESP8266 NodeMCU và ứng
dụng thực tiễn.
+ Trên cơ sở đó đề xuất một giải pháp thiết kế mơ hình hệ thống giàn
phơi đồ thông minh nhằm đáp ứng được nhu cầu thực tế đó.
1.6. Kết luận chương
Trong chương 1 đã giới thiệu sơ lược tình hình nghiên cứu về các hệ
thống trong nhà thông minh cùng với những nhu cầu thực tế trong việc phơi
quần áo ngoài thực tế và các hệ thống giàn phơi trên thị trường hiện nay. Từ
đó giúp ích cho q trình đưa ra u cầu cơng nghệ, lên kế hoạch, nhiệm vụ
thiết kế mơ hình hệ thống giàn phơi quần áo thông minh.


CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ MẠCH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG
GIÀN PHƠI QUẦN ÁO THÔNG MINH
2.1. Kit Wifi ESP8266 NodeMCU
2.1.1. Chip Wifi SoC ESP8266
2.1.1.1. Giới thiệu chip ESP8266
ESP8266 là chip tích hợp cao System on Chip (SoC), tích hợp Wi-Fi
2.4Ghz, có khả năng xử lý và lưu trữ tốt, cung cấp khả năng vượt trội để trang
bị thêm tính năng Wi-Fi cho các hệ thống khác hoặc đóng vai trị như một giải
pháp độc lập.
Chip ESP8266 được sản xuất bởi một công ty bán dẫn Trung Quốc:

Espressif Systems. Phát hành đầu tiên vào tháng 8 năm 2014, đóng gói đưa ra
thị trường dưới dạng module ESP-01, được sản xuất bởi bên thứ 3: AIThinker. ESP8266 có một cộng đồng các nhà phát triển trên thế giới rất lớn,
cung cấp nhiều module lập trình mã nguồn mở giúp nhiều người có thể tiếp
cận và xây dựng ứng dụng rất nhanh. Hiện nay tất cả các dòng chip ESP8266
trên thị trường đều mang nhãn ESP8266EX, là phiên bản nâng cấp của
ESP8266. [3]
2.1.1.2. Sơ đồ chân

Hình 2.1: Sơ đồ chân IC ESP8266EX [3]
ESP8266EX có 17 chân GPIO được gán cho các chức năng khác nhau
bằng cách lập trình các thanh ghi thích hợp. Mỗi GPIO có thể được cấu hình
mức logic cao hoặc mức thấp bên trong (chỉ XPD_DCDC được cấu hình mức


thấp bên trong, GPIO khác chỉ có thể được định cấu hình với mức cao). Khi
được cấu hình làm đầu vào, dữ liệu được lưu trữ trong thanh ghi; đầu vào
cũng có thể được đặt thành ngắt CPU kích hoạt cạnh hoặc kích hoạt mức.
Tóm lại, các chân I/O là hai chiều, bao gồm đầu vào và đầu ra với đầu vào
điều khiển tristate. Các chân này có thể được ghép với các chức năng khác
như I2C, I2S, UART, PWM và IR Remote Control…[3]
2.1.1.3. Thông số phần cứng
+ 32-bit RISC CPU: Tensilica Xtensa LX106 running at 80 MHz.
+ Hỗ trợ Flash ngoài từ 512KiB đến 4MiB.
+ 64 KB RAM thực thi lệnh.
+ 96 KB RAM dữ liệu.
+ 64 KB boot ROM.
+ Tích hợp giao thức TCP/IP.
+ Chuẩn wifi IEEE 802.11 b/g/n, Wi-Fi 2.4 GHz.
+ Tích hợp balun, LNA, khuếch đại công suất và matching network.
+ Hỗ trợ WEP, WPA/WPA2, Open network.

+ Hỗ trợ UART, SPI, I²C, PWM, I²S, 1 ADC 10-bit.
2.1.1.4. CPU
ESP8266EX tích hợp bộ xử lý RISC 32 bit của Tensilica L106, giúp
đạt được tốc độ xung nhịp tối đa 160 MHz. Hệ điều hành thời gian thực
(RTOS) và Wi-Fi cho phép 80% cơng suất xử lý có sẵn để lập trình và phát
triển ứng dụng.
CPU bao gồm: RAM / ROM lập trình (iBus), có thể được kết nối với
bộ nhớ bộ điều khiển, cũng có thể được sử dụng để truy cập flash. RAM dữ
liệu (dBus), có thể kết nối với bộ điều khiển bộ nhớ. AHB có thể được sử
dụng để truy cập vào thanh ghi.
2.1.1.5. Memory:
Do không hỗ trợ bộ nhớ Flash nên các board sử dụng ESP8266 phải
gắn


thêm chip Flash bên ngoài và thường là Flash SPI để ESP8266 có thể đọc
chương trình ứng dụng với chuẩn SDIO hoặc SPI.
+ Bộ nhớ Flash là một loại bộ nhớ máy tính kiểu bộ nhớ điện tĩnh (nonvolative memory), có thể bị xóa và lập trình lại.
+ Bộ nhớ flash có thể được dùng như một loại EEPROM, có thể được đọc/ghi
bằng điện và không mất dữ liệu khi ngừng cung cấp điện.[3]
2.1.2. Giới thiệu về kit Wifi ESP8266 NodeMCU
NodeMCU là một nền tảng IoT mã nguồn mở, bao gồm firmware
chạy trên ESP8266 Wi-Fi SoC của Systems Espressif và phần cứng được dựa
trên các module ESP-12. “NodeMCU” được ghép từ “node” (đơn vị cơ bản
của cấu trúc dữ liệu) và “MCU” (micro-controller unit). Thuật ngữ
“NodeMCU” được gọi chính xác theo firmware hơn là kit phát triển.
Firmware sử dụng ngôn ngữ lập trình Lua.
NodeMCU được tạo ra ngay sau khi ESP266 ra đời. Ngày 30 tháng 12
năm 2013, Espressif bắt đầu sản xuất ESP8266. NodeMCU bắt đầu vào ngày
13 tháng 10 năm 2014, khi file nodemcu-firmware đầu tiên được xem xét.

Đến năm 2016, NodeMCU đã có hơn 40 module khác nhau. [5]
2.1.3. Thông số kĩ thuật kit Wifi ESP8266 NodeMCU V0.9
+ Wi-Fi: 2.4 GHz hỗ trợ chuẩn 802.11 b/g/n.
+ Điện áp hoạt động: 3.3V. Điện áp vào: 5V.
+ Module hỗ trợ 13 chân GPIO, 1 chân ADC, 1 giao tiếp UART, 1 giao tiếp
SPI và hỗ trợ PWM.
+ IC CH340 chuyển đổi USB – UART.
+ Số chân Analog Input: 1 (điện áp vào tối đa 3.3V).
+ Bộ nhớ Flash: 4MB.
+ Giao tiếp: Cable Micro USB (tương đương cáp sạc điện thoại).
+ Hỗ trợ bảo mật: WPA/WPA2.
+ Tích hợp giao thức TCP/IP.
+ Tích hợp led báo trạng thái, nút Reset, Flash.


+ Lập trình trên các ngơn ngữ: C/C++, Micropython…[5]
2.1.4. Cấu hình chân pin kit Wifi ESP8266 NodeMCU V0.9

Hình 2.2: Sơ đồ chân kit Wifi ESP8266 NodeMCU V0.9 [5]
Kit ESP8266 NodeMCU cho phép truy cập vào các chân GPIO của
ESP8266. Cần chú ý là các chân trên NodeMCU được đánh số khác với các
chân GPIO trên ESP8266 như hình 2.2 và bảng 2.1 dưới đây.
Bảng 2.1:Chân I/O trên NodeMCU
NodeMC
U
D0
D1
D2
D3
D4

D5
D6

ESP826
6
GPIO16
GPIO5
GPIO4
GPIO0
GPIO2
GPIO14
GPIO12

NodeMC
U
D7
D8
D9/RX
D10/TX
D11/SD2
D12/SD3

ESP826
6
GPIO13
GPIO15
GPIO3
GPIO1
GPIO9
GPIO10


* Chú ý: chân D0/GPIO16 dùng để Read/Write, nhưng không hỗ trợ cho các
chức năng đặc biệt.
Ở mỗi chân trên vi điều khiển có thể được thực hiện nhiều chức năng
khác nhau, NodeMCU có tổng cộng 13 chân GPIO tuy nhiên một số chân
được dùng cho những mục đích quan trọng khác vì vậy phải lưu ý khi sử dụng
như sau:
Tất cả các GPIO đều có trở kéo lên nguồn bên trong (ngoại trừ
GPIO16 có trở kéo xuống GND). Người dùng có thể cấu hình kích hoạt hoặc
khơng kích hoạt trở kéo này.


GPIO1 và GPIO3: hai GPIO này được nối với TX và RX của bộ
UART0, NodeMCU nạp code thông qua bộ UART0 nên tránh sử dụng 2 chân
GPIO này.
GPIO0, GPIO2, GPIO15: đây là các chân có nhiệm vụ cấu hình mode
cho ESP8266 điều khiển quá trình nạp code nên bên trong NodeMCU (có tên
gọi là strapping pins) có các trở kéo để định sẵn mức logic cho chúng như
sau: GPIO0: HIGH; GPIO2: HIGH; GPIO15: LOW.
GPIO9, GPIO10: hai chân này được dùng để giao tiếp với External
Flash của ESP8266. [5]
2.1.5. Phần mềm Arduino IDE
2.1.5.1. Giới thiệu chung
Với ESP8266 NodeMCU, ngoài việc sử dụng ngơn ngữ lập trình Lua
cịn có thể lập trình sử dụng ngôn ngữ C/C++ thông qua Arduino IDE.
Arduino IDE là phần mềm dùng để lập trình cho Arduino. Mơi trường
lập trình Arduino IDE có thể chạy trên ba nền tảng phổ biến nhất hiện nay là
Windows, Macintosh OSX và Linux. Do có tính chất nguồn mở nên mơi
trường lập trình này hồn tồn miễn phí và có thể mở rộng thêm bởi người
dùng có

kinh nghiệm. Ngơn ngữ lập trình được mở rộng thơng qua các thư viện C++.
2.1.5.2. Tích hợp thư viện hỗ trợ NodeMCU
Các bước tích hợp thư viện hỗ trợ việc lập trình ESP8266 NodeMCU.
Bước 1: Thêm đường dẫn để tải các package cho NodeMCU vào Arduino
IDE.
Khởi động Arduino IDE, từ màn hình chính chọn File → Preferences.


Hình 2.3: Giao diện Arduino IDE Preferences
Thêm đường dẫn bên dưới vào mục Addition Boards Manager URLS:
/>Chọn OK để kết thúc.
Bước 2: Tải thư viện hỗ trợ:
Từ giao diện chính của Arduino IDE, chọn Tools→Board→Board
Managers ...
Tại thanh tìm kiếm của hộp thoại Board Managers ta nhập vào
“esp8266”, chọn “esp8266 by esp8266 community” và chọn Install.

Hình 2.4: Giao diện Board Installation trong Arduino IDE
Khi hoàn thành tất cả các bước trên, có thể lập trình cho ESP8266
NodeMCU bằng phần mềm Arduino IDE.


2.1.5.3. Giao diện phần mềm Arduino IDE

Vùng chức năng
Vùng lập trình
Vùng thơng tin
Giao diện của phần mềm Arduino IDE có nhiều phần, tuy nhiên,
những phần quan trọng như được nêu ra trong hình 2.5. Chức năng của từng
phần như sau:


Hình 2.5: Giao diện phầm mềm Arduino IDE

+ Vùng thông tin: Có chức năng thơng báo các thơng tin lỗi của chương trình
hoặc các vấn đề liên quan đến chương trình được lập.
+ Vùng lập trình: Vùng này để người lập trình thực hiện cơng việc lập trình.
Cấu trúc chương trình cơ bản trong Arduino bao gồm ba phần chính là: phần
khai báo biến; phần thiết lập (void setup()) và vòng lặp (void loop()).
+ Vùng thực hiện chức năng:
Bảng 2.2: Các chức năng lệnh của phần mềm Arduino IDE
Icon

Chức năng
Biên dịch chương trình đang soạn thảo
để kiểm tra các lỗi chương trình.


Biên dịch và upload chương trình đang
soạn thảo.
Mở một trang soạn thảo mới.
Mở các chương trình đã lưu.
Lưu chương trình đang soạn.
Mở cửa sổ Serial Monitor để gửi và
nhận dữ liệu giữa máy tính và Board.
2.2. Mạch cầu H
2.2.1. Giới thiệu chung
Mạch cầu H được cấu tạo bởi 4 transitor hoặc 4 FET. Tác dụng của
transitor hoặc FET trong mạch cầu H là đóng/mở, dẫn dịng điện từ nguồn cấp
cho tải với cơng suất nhỏ đến lớn. Các khóa điện tử này có tín hiệu điều khiển
là tín hiệu nhỏ (điện áp hay dòng điện) và cho dẫn dòng và điện áp lớn để

cung cấp cho tải. Mạch cầu H có thể đảo chiều dịng điện qua tải nên hay
được dùng trong các mạch điều khiển động cơ DC và các mạch băm xung
áp…
Thành phần chính của mạch cầu H chính là các khóa điện tử, việc
chọn linh kiện để làm các khóa này phụ thuộc vào mục đích sử dụng mạch
cầu, loại đối tượng cần điều khiển, công suất tiêu thụ của đối tượng và điều
kiện của người thiết kế. Các khóa của mạch cầu H thường được chế tạo bằng
relay hoặc transitor. [1]


2.2.1. Ngun lý hoạt động mạch cầu H

Hình 2.6: Mơ hình mạch cầu H
Nguyên lý hoạt động của mạch cầu H: Ở điều kiện bình thường 4 khóa
(S1; S2; S3; S4) “mở”, mạch cầu H không hoạt động. Nếu S1 và S4 được bật,
dây dẫn bên trái của động cơ sẽ được kết nối với nguồn điện, trong khi dây
dẫn phải được nối với mặt đất. Dòng điện bắt đầu chạy qua động cơ tạo năng
lượng cho động cơ (giả sử) hướng về phía trước và trục động cơ bắt đầu quay.
Nếu S2 và S3 được bật, điều ngược lại xảy ra, động cơ sẽ được cấp
năng lượng theo hướng ngược lại và trục sẽ bắt đầu quay ngược.
Mạch cầu H có thể ứng dụng để đảo chiều quay động cơ. Lưu ý,
khơng được phép đóng cùng lúc S1 và S2 hoặc S3 và S4 hoặc đóng cùng lúc
4 cơng tắc. Việc này tạo ra một đường dẫn trực tiếp từ Vcc xuống GND và
gây ra hiện tượng ngắn mạch. Acquy sẽ bị hỏng và nghiêm trọng hơn có thể
cháy nổ mạch.
Nếu đóng cùng lúc S1 và S3 hoặc S2 và S4, cả 2 cực của động cơ
cùng nối với một mức điện áp, sẽ khơng có dịng điện nào chạy qua, mạch cầu
H khơng hoạt động. Đây có thể coi là một cách hãm động cơ. Nên tránh
trường hợp này xảy ra, nếu muốn mạch cầu không hoạt động, nên mở tất cả
các khóa thay vì dùng trường hợp này.

2.2.2. Ưu nhược điểm của mạch cầu H
Ưu điểm: Sử dụng cầu H làm cho mạch trở nên đơn giản hơn và tiếp
kiệm chi phí.


Nhược điểm: Hiện tượng trùng dẫn ở 2 nửa cầu của mạch cầu H sinh
ra tổn hao, quá tải, nóng trên các khóa điện tử, phá hủy khóa điện tử. Do đó
khoảng thời gian chuyển giữa các tín hiệu phải đủ để tránh trường hợp trùng
dẫn. [1]
2.2.3. IC L298N
2.2.3.1. Giới thiệu chung
IC L298N là mạch tích hợp đơn chip có kiểu vỏ công suất 15 chân
(multiwatt 15). Là IC mạch cầu đơi (dual full-bridge) có khả năng hoạt động ở
điện thế cao, dịng cao.

Hình 2.7: IC L298N [4]

Được thiết kế tương thích chuẩn TTL và lái tải cảm kháng như relay,
cuộn hút solenoid, động cơ DC và động cơ bước. IC L298N có chân enable để
cho phép/khơng cho phép IC hoạt động, độc lập với các chân tín hiệu vào. IC
L298N có thêm một chân cấp nguồn giúp mạch logic có thể hoạt động ở điện
thế thấp hơn.
2.2.3.2. Sơ đồ chân của IC L298N
Hình 2.8: Sơ đồ chân IC L298N [4]
Chức năng các chân IC L298N:
Bảng 2.3: Chức năng các chân của IC L298N