Table of Contents
1. Linh kiện cần thiết làm mạch cảm biến Sht21 giao tiếp Arduino
1.1 Vi điều khiển Arduino trong mạch cảm biến Sht21 giao tiếp Arduino
a. Giới thiệu
Arduino Uno R3 (Dip) có 14 chân digital dùng để đọc hoặc xuất tín hiệu. Chúng chỉ có 2 mức điện áp là 0V và 5V với dòng vào/ra tối đa trên mỗi chân là 40mA. Ở mỗi chân đều có các điện trở pull-up từ được cài đặt ngay trong vi điều khiển ATmega328 (mặc định thì các điện trở này không được kết nối).Các chức năng khác
Arduino Uno R3 là một bảng mạch vi điều khiển nguồn mở dựa trên vi điều khiển Microchip ATmega328 được phát triển bởi Arduino.cc. Bảng mạch được trang bị các bộ chân đầu vào/ đầu ra Digital và Analog có thể giao tiếp với các bảng mạch mở rộng khác nhau. Mạch Arduino Uno thích hợp cho những bạn mới tiếp cận và đam mê về điện tử, lập trình…Dựa trên nền tảng mở do Arduino.cc cung cấp các bạn dễ dàng xây dựng cho mình một dự án nhanh nhất ( lập trình Robot, xe tự hành, điều khiển bật tắt led…).![Mach-dieu-khien-dong-co-buoc-DC-step-Arduino-uno-r3-1](https://huynhnhattung.com/wp-content/uploads/2021/01/Mach-dieu-khien-dong-co-buoc-DC-step-Arduino-uno-r3-1.png)
![các ứng dụng của vi điều khiển](https://huynhnhattung.com/wp-content/uploads/2020/08/cac-ung-dung-cua-vi-dieu-khien.png)
b. Chức năng của Arduino R3:
- 2 chân Serial: 0 (RX) và 1 (TX): dùng để gửi (transmit – TX) và nhận (receive – RX) dữ liệu TTL Serial. Arduino Uno có thể giao tiếp với thiết bị khác thông qua 2 chân này. Kết nối bluetooth thường thấy nói nôm na chính là kết nối Serial không dây. Nếu không cần giao tiếp Serial, bạn không nên sử dụng 2 chân này nếu không cần thiết
- Chân PWM (~): 3, 5, 6, 9, 10, và 11: cho phép bạn xuất ra xung PWM với độ phân giải 8bit (giá trị từ 0 → 28-1 tương ứng với 0V → 5V) bằng hàm analogWrite(). Nói một cách đơn giản, bạn có thể điều chỉnh được điện áp ra ở chân này từ mức 0V đến 5V thay vì chỉ cố định ở mức 0V và 5V như những chân khác.
Các chức năng khác
- Chân giao tiếp SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Ngoài các chức năng thông thường, 4 chân này còn dùng để truyền phát dữ liệu bằng giao thức SPI với các thiết bị khác.
- LED 13: trên Arduino UNO có 1 đèn led màu cam (kí hiệu chữ L). Khi bấm nút Reset, bạn sẽ thấy đèn này nhấp nháy để báo hiệu. Nó được nối với chân số 13. Khi chân này được người dùng sử dụng, LED sẽ sáng.
- Arduino Uno R3 có 6 chân analog (A0 → A5) cung cấp độ phân giải tín hiệu 10bit (0 → 210-1) để đọc giá trị điện áp trong khoảng 0V → 5V. Với chân AREF trên board, bạn có thể để đưa vào điện áp tham chiếu khi sử dụng các chân analog. Tức là nếu bạn cấp điện áp 2.5V vào chân này thì bạn có thể dùng các chân analog để đo điện áp trong khoảng từ 0V → 2.5V với độ phân giải vẫn là 10bit. Đặc biệt, Arduino UNO có 2 chân A4 (SDA) và A5 (SCL) hỗ trợ giao tiếp I2C/TWI với các thiết bị khác.
![Mach-dieu-khien-dong-co-buoc-DC-step-Arduino-uno-r3-2 BH1750 giao tiếp Arduino](https://huynhnhattung.com/wp-content/uploads/2021/01/Mach-dieu-khien-dong-co-buoc-DC-step-Arduino-uno-r3-2.png)
c.Thông số kỹ thuật Arduino Uno R3 (Dip)
Datasheets | Atmega328 |
Standard Package | 27 |
Category | Integrated Circuits (ICs) |
Family | Embedded – Atmel |
Series | Atmega |
Packaging | Tube |
Core Processor | AVR |
Core Size | 8-Bit |
Speed | 16MHz |
Connectivity | I²C, SPI, UART / USART, USB |
Peripherals | Brown-out Detec t/ Reset, HLVD, POR, PWM, WDT |
Number of I /O | 14 |
Program Memory Size | 32KB |
Program Memory Type | FLASH |
EEPROM Size | 1KB |
RAM Size | 2K |
Voltage – Supply (Vcc/Vdd) | 4.2 V ~ 5.5 V |
Data Converters | A/D 6 x 10bit |
Oscillator Type | Internal |
Operating Temperature | -40°C ~ 85°C |
Package / Case | 28-SOIC (0.295″, 7.50mm Width) |
Other Names | Atmega328 |
d. Power
- LED: Có 1 LED được tích hợp trên bảng mạch và được nối vào chân D13. Khi chân có giá trị mức cao (HIGH) thì LED sẽ sáng và LED tắt khi ở mức thấp (LOW).
- VIN: Chân này dùng để cấp nguồn ngoài (điện áp cấp từ 7-12VDC).
- 5V: Điện áp ra 5V (dòng điện trên mỗi chân này tối đa là 500mA).
- 3V3: Điện áp ra 3.3V (dòng điện trên mỗi chân này tối đa là 50mA).
- GND: Là chân mang điện cực âm trên board.
- IOREF: Điệp áp hoạt động của vi điều khiển trên Arduino UNO và có thể đọc điện áp trên chân IOREF. Chân IOREF không dùng để làm chân cấp nguồn.
e.Bộ nhớ
Vi điều khiển ATmega328:- 32 KB bộ nhớ Plash: trong đó bootloader chiếm 0.5KB.
- 2 KB cho SRAM: (Static Random Access Menory): giá trị các biến khai báo sẽ được lưu ở đây. Khai báo càng nhiều biến thì càng tốn nhiều bộ nhớ RAM. Khi mất nguồn dữ liệu trên SRAM sẽ bị mất.
- 1 KB cho EEPROM: (Electrically Eraseble Programmable Read Only Memory): Là nơi có thể đọc và ghi dữ liệu vào đây và không bị mất dữ liệu khi mất nguồn.
f. Các chân đầu vào và đầu ra
Trên Board Arduino Uno có 14 chân Digital được sử dụng để làm chân đầu vào và đầu ra và chúng sử dụng các hàm pinMode(), digitalWrite(), digitalRead(). Giá trị điện áp trên mỗi chân là 5V, dòng trên mỗi chân là 20mA và bên trong có điện trở kéo lên là 20-50 ohm. Dòng tối đa trên mỗi chân I/O không vượt quá 40mA để tránh trường hợp gây hỏng board mạch. Ngoài ra, một số chân Digital có chức năng đặt biệt:- Serial: 0 (RX) và 1 (TX): Được sử dụng để nhận dữ liệu (RX) và truyền dữ liệu (TX) TTL.
- Ngắt ngoài: Chân 2 và 3.
- PWM: 3, 5, 6, 9 và 11 Cung cấp đầu ra xung PWM với độ phân giải 8 bit bằng hàm analogWrite ().
- SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Các chân này hỗ trợ giao tiếp SPI bằng thư viện SPI.
- LED: Có 1 LED được tích hợp trên bảng mạch và được nối vào chân D13. Khi chân có giá trị mức cao (HIGH) thì LED sẽ sáng và LED tắt khi ở mức thấp (LOW).
- TWI/I2C: A4 (SDA) và A5 (SCL) hỗ trợ giao tiếp I2C/TWI với các thiết bị khác.
1.2 Cảm biến Sht21 giao tiếp Arduino
a. Giới thiệu
- Sht21 giao tiếp Arduino Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm SHT20 sử dụng chip cấp công nghiệp và cảm biến nhiệt độ và độ ẩm SHT21 được nhập khẩu chính xác cao để đảm bảo độ tin cậy tuyệt vời, độ chính xác cao và khả năng thay thế lẫn nhau. Áp dụng giao diện phần cứng giao tiếp I2C( với thiết kế chống sét ) , lớp giao thức tương thích với giao thức I2C tiêu chuẩn . Đây sản phẩm thiết giao thức trong một giao thức phổ biến, người dùng có thể chọn giao thức truyền thông riêng của họ, giao thức bình thường với tải lên tự động
b. Thông số kỹ thuật
- Điện áp làm việc: DC4-30V (tối đa không vượt quá 33V )
- Công suất tối đa: 0,2W
- Nhiệt độ làm việc: nhiệt độ -20 ° C +60 ° C , độ ẩm 0% RH-100% RH
- Độ chính xác: nhiệt độ ± 0,3 ° C (25 ° C ) , độ ẩm ± 3% RH (25 ° C )
- Giao diện đầu ra: Giao tiếp RS485 ( giao thức MODBUS chuẩn và giao thức tùy chỉnh), xem mô tả giao thức để biết thêm chi tiết
- Địa chỉ thiết bị: có thể được đặt 1 – 247 , mặc định là 1
- Tốc độ truyền: 9600 mặc định (người dùng có thể đặt), 8 data, 1 stop, no parity
- Kích thước: 60 * 30 * 18 mm
c. Các chân tín hiệu
- VCC – Màu đỏ – cấp nguồn 3 ~ 5VDC.
- GND – Màu đen – cấp nguồn 0VDC ~ Mass.
- DATA A- Màu vàng.
- DATA B- Màu trắng.
d. Các giao thức giao tiếp
- Sản phẩm cấp công nghiệp, cảm biến nhiệt độ và độ ẩm SHT20 tốc độ cao, truyền thông RS485
- Giao thức MODBUS chuẩn được tích hợp với giao thức chung, và người dùng có thể tự chọn giao thức truyền thông
- Tốc độ truyền có thể được thiết lập bởi chính nó
- Giao thức bình thường có chức năng tải lên tự động và tốc độ tải lên có thể được đặt theo chính nó
1.2 Màn hình Oled 1.3in trong SHT21 giao tiếp Arduino
a. Giới thiệu
Màn hình Oled 1.3 inch giao tiếp I2C cho khả năng hiển thị đẹp, sang trọng, rõ nét vào ban ngày và khả năng tiết kiệm năng lượng tối đa với mức chi phí phù hợp, màn hình sử dụng giao tiếp I2C cho chất lượng đường truyền ổn định và rất dễ giao tiếp chỉ với 2 chân GPIO. Màn hình OLED SH1106 với kích thước 1.3 inch, cho khả năng hiển thị hình ảnh tốt với khung hình 128×64 pixel. Ngoài ra, màn hình còn tương thích với hầu hết các vi điều khiển hiện nay thông qua giao tiếp SPI. Màn hình sử dụng driver SH1106 cùng thiết kế nhỏ gọn sẽ giúp bạn phát triển các sản phẩm DIY hoặc các ứng dụng khác một cách nhanh chóng.![màn hình oled 1.3in chuẩn i2c](https://huynhnhattung.com/wp-content/uploads/2020/01/oled.jpg)
Màn hình Oled chuẩn truyền I2C
![màn hình oled chuẩn truyền SPI](https://huynhnhattung.com/wp-content/uploads/2020/01/oled1.3in_spi.jpg)
Màn hình Oled chuẩn truyền SPI
b. Thông số kỹ thuật
- Điện áp sử dụng: 2.2~5.5VDC
- Công suất tiêu thụ: 0.04w
- Góc hiển thị: lớn hơn 160 độ
- Số điểm hiển thị: 128×64 điểm.
- Độ rộng màn hình: 1.3 inch.
- Màu hiển thị: Trắng / Xanh Dương.
- Giao tiếp: I2C hoặc SPI tùy loại
- Driver: SH1106
- Kích thước 1.3 inch (128x64px)
- Góc nhìn tối đa: 160°
- Nhiệt độ làm việc: -30°V đến 80°C
- Tương thích với hầu hết các board như: Arduino, ESP8266, ESP32, STM32,
2. Hướng dẫn đồ án cảm biến Sht21 giao tiếp Arduino hiển thị Oled
Phần cứng
![cam-bien-do-am-nhiet-do-sht20-giao-tiep-arduino-hien-thi-lcd1602](https://huynhnhattung.com/wp-content/uploads/2022/02/cam-bien-do-am-nhiet-do-sht20-giao-tiep-arduino-hien-thi-lcd1602.png)
Phần mềm
Thư viện Sht10 tại đây : https://github.com/e-radionicacom/SHT21-Arduino-Library Thư viện Oled tại đây : https://github.com/adafruit/Adafruit_SSD1306#include <SHT21.h> //SHT21 and OLED libraries
#include <Adafruit_SSD1306.h>
#define SCREEN_WIDTH 128 // OLED display width, in pixels
#define SCREEN_HEIGHT 64 // OLED display height, in pixels
#define OLED_RESET -1 // Reset pin # (or -1 if sharing Arduino reset pin)
SHT21 sht; //SHT on OLED entities
Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, OLED_RESET);
float Temp; //Here we store the temperature and humidity values
float Humidity;
void setup() {
Wire.begin(); //Start the ic communication
display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C); //Start the OLED display
display.clearDisplay();
display.display();
}
void loop() {
Temp = sht.getTemperature(); //To get the temperature and humidity values and store them in their respective variable
Humidity = sht.getHumidity();
display.clearDisplay(); //Clear the display everytime
display.setTextSize(2); //Setting the text size and color
display.setTextColor(WHITE);
display.setCursor(0,17); //Setting the cursor position
display.print("T: "); //Display the temperature and humidity as "T: 24.64 C
display.print(Temp); // H: 59.12 %"
display.print(" C");
display.setCursor(0,40);
display.print("H: ");
display.print(Humidity);
display.print(" %");
display.display(); //The display takes effect
//You can add a delay here to avoid the fluctuations
}
3. Hoạt động của mạch cảm biến Sht21 giao tiếp Arduino
Khi cấp điện hệ thống hoạt động, vi điều khiển hiển thị thông tin ban đầu. Lúc này vi điều khiển chờ tín hiệu từ mạch đọc cảm biến nhiệt độ, độ ẩm Sht21 giao tiếp Arduino thông qua chuẩn I2C trả về để đọc nhiệt độ, độ ẩm và kiểm tra mức tín hiệu, Khi nhận tín hiệu vi điều khiển tính toán, xử lý dữ liệu và xuất tín hiệu giá trị thực tế ra màn hình Oled hiển thị thông tin có người hoặc không có người theo yêu cầu của người lập trình.4. Cụ thể hoạt động của mạch cảm biến Sht21 giao tiếp Arduino các bạn xem video:
Ngoài ra còn nhiều Phần và các môn khác
Đồ án điện tử, Lập trình vi điều khiển tổng hợp File đồ án – Phần 1 Mạch điện tử, Lập trình vi điều khiển tổng hợp File đồ án – Phần 2 Thiết kế mạch điện tử, Lập trình vi điều khiển tổng hợp File đồ án – Phần 3 Vi xử lý, Lập trình vi điều khiển Pic – 8051 – Avr – Phần 4 Tổng hợp File ĐỒ ÁN Điện tử cơ bản Tổng hợp File ĐỒ ÁN Viễn thông Tổng hợp File ĐỒ ÁN PLC Tổng hợp File ĐỒ ÁN Cung cấp điện
Sẽ còn các phần khác nữa nhé.
Chúc các bạn thành công…!!!