Free download_Tài liệu thiết kế hệ thống nhúng với Arduino (Tiếng Việt, có màu)

Trong thế giới của chúng ta có rất nhiều các thiết bị thông minh được nhúng với các bộ vi xử lý, các cảm biến và phần mềm. Cộng đồng những người tự thực hiện (Do-it-yourself) luôn bị lôi cuốn bởi những ứng dụng thực tế và có thể thiết kế và xây dựng

hệ thống thông minh cho các tác vụ cụ thể. Arduino là một nền tảng thay thế các bộ vi xử lý truyền thống để để xây dựng những sản phẩm đặc sắc. Người dùng có thể tải chương trình lập trình IDE (Intergrated Development Environment) và lập trình sử dụng ngôn ngữ C/C++ cùng với thư viện Arduino (Arduino Core library), thư viện này cung cấp nhiều hàm có sẵn rất hữu ích để lập trình. Arduino rất dễ dàng đề thực hiện các ứng dụng như phím cảm ứng, giao tiếp âm thanh, điều khiển vị trí, nhiệt độ và ánh sáng…
Cuộc thi SPIED (Summer Program for Innovative Engineering Design) đã được hiện trên nước như Nhật, Trung Quốc và Hàn Quốc và xoay vòng kể từ năm 2013. Vai trò của SPIED là thiết lập kết nối sự sáng tạo trong giáo dục kỹ thuật trong ba nước.


Trong SPIED, các đối tượng lập trình chuyên nghiệp và Sinh viên từ Nhật, Hàn và Trung Quốc cùng làm việc với nhau để lên kế hoạch, thiết kế, chế tạo và trình bày về các đối tượng thuộc về cơ điện tử và hệ thống Robot. Bằng cách kết hợp kỹ thuật thiết kế với khả năng nhận dạng vấn đề từ quan điểm của nhiều ngành, SPIED cung cấp cho người tham nhận ra được được vai trò của mình trong việc thực hiện đề tài thông qua việc thiết kế và tạo ra sản phẩm. Tuy nhiên hệ thống cơ điện tử và robot liên quan đến kỹ thuật
của nhiều ngành. Sinh viên cần phải cần có nhiều thời gian để thảo luận và học các công nghệ. Và Arduino là một nền tảng độc đáo, có thể được sử dụng bởi bất kỳ ai, ngay cả những người chưa lập trình và chưa có kinh nghiệm gì về mạch điện tử. Arduino là một thiết bị có nền tảng là mã nguồn mở (open-Source) rất đơn giản về phần cứng và cả phần mềm. Nó thích hợp đề phát triển các thiết bị mẫu. Vì vậy Arduino rất phù hợp cho sinh viên

Xem thêm

Tham khảo các sản phẩm Robot sử dụng Arduino: Arduino Robot
Trong cuốn sách này, chúng tôi muốn trình bày một cách có hệ thống các module đi kèm với nền tảng Arduino và hướng dẫn những người mới bắt đầu hiểu về công nghệ này. Hơn nữa những chủ đề với những thông tin khác nhau về cảm biến, về ánh sáng, về điện tử, cơ điện tử, tính toán về toán học…cũng được giới thiệu trong cuốn sách này, nó giúp cho người đọc khám phá ra sự phát triển của hệ thống từ góc độ liên ngành.

Mục tiêu và đối tượng
Objective and Intended Audience

Xem thêm:

Học Arduino bài bản: Khóa Học Arduino

Các khóa học lập trình điều khiển: Tự động hóa

Mục đích của cuốn sách này là trình bày về kỹ thuật điện tử và kỹ thuật lập trình dựa trên nền tảng Arduino và để thảo luận chúng nhìn từ quan điểm sử dụng công nghệ vi điều khiển để điều khiển ứng dụng thực tế ngoài môi trường. Trong ba năm qua, nội dung trong cuốn sách này đã được sử dụng để hổ trợ cuộc thi Summer Progam for Innovative Engineering Design (SPIED), được thực hiện bởi ba nước, Nhật bản, Trung
Quốc và Hàn Quốc luân phiên nhau (http://ire-asia.org/ire/spied/)
Cuốn sách này có thể được sử dụng cho các bài học nâng cao cho sinh viên năm nhất về vi điều khiển và các ứng dụng. Một phần nội dung của cuốn sách này đã được sử dụng để hỗ trợ cho các nhà sản xuất về lĩnh vực điện tử và những người yêu thích về thiết kế hệ thống nhúng

Nội Dung Cuốn Sách
Book Contents

Mặc dù đây là một cuốn sách có tính chất mở (open source) về phần cứng và điện tử. Bạn sẽ tìm được nhiều chương trình mẫu (sample codes). Các chương trình mẫu này được sử dụng để cấu hình phần cứng và chạy được các chương trình như chúng ta mong muốn. Các tác giả là những giảng viên chuyên nghiệp với nhiều kinh nghiệm trong lĩnh vực thiết kế hệ thống nhúng (Embedded System Design). Thông qua sự công tác, chúng tôi cố gắng đưa ra một mô hình mà ở đó giáo dục truyền thống có thể kết hợp với các nhà chế tạo thiết bị trên thế giới để tạo những bài học có chiều sâu thông qua thực tếhơn là học tập một cách thụ động. Các chương từ 1-6 được viết bởi Giáo Sư. Tianhong Pan và chương 7 và 8 được viết bởi Tiến sĩ Biqi Sheng và Giáo sư Yi Zhu Mở đầu cuốn sách (chương 1) Chú trọng vào các đặc điểm khác nhau của các board Arduino. Tiếp theo là tổng quan về lịch sử, các đặc trưng của Arduino và cách thức cài đặt driver và phần mềm lập trình IDE

Chương hai mô tả chức năng cơ bản của hệ thống nhúng, như các hàm có chức năng ghi và đọc ngõ và số và tương tự của cách chân ngõ vào và ra, các hàm ngắt, các hàm toán học, và các hàm truyền thông nối tiếp
Chương 3 trình bày các loại module cảm biến khác nhau phù hợp với Arduino như là cảm biến nhiệt độ, module joystick, cảm biến âm thanh tương tự, và những loại cảm biến khác không dành riêng nhưng có tương thích với Arduino. Ngoài ra còn thảo luận thông tin về điện của các chân ngõ ra, sơ đồ nguyên lý và phần mềm
Chương 4 Giải thích bằng cách nào bạn có thể điều khiển động cơ với Arduino. Nhiều loại động cơ cũng được đề cập đến như: Động cơ DC, động cơ Servo, động cơ bước. Tất cả các loại mạch drive và sơ đồ nguyên lý của chúng cũng được đề cập trong chương này
Chương 5 tập trung vào kỹ thuật không giây như: truyền/nhận sóng hồng ngoại, Bluetooth, Zigbee, Wi-Fi … Các ví dụ trong chương này minh họa bằng cách nào có thể kết nối Arduino tối các thiết bị và module để điều khiển từ xa trong thực tế
Chương 6-8 Trình bà vài dự án để minh họa về khả năng của board Arduino và module cảm biến. Chúng thể hiện cho chúng ta biết bằng cách nào Arduino có thể áp dụng vào nhiều tình huống khác nhau. Mỗi ví dụ minh họa gồm có lý thuyết của hoạt động, sơ đồ nguyên lý, liệt kê các thành phần chi tiết, sơ đồ kết nối và tổng qua về các chức năng của các phần mềm cần thiết.

File đã dịch sang tiếng Việt, dễ đọc dễ hiểu

Tài liệu hay: Click Raspberry, STM32, Esp8266

Link tải: https://drive.google.com/file/d/1iWdJHwlQRjKY4lutLtohrjIKmzQ99y3x

Mục lục tài liệu

Chương 1 …………………………………………………………………………………………………………1
Bắt đầu với Arduino…………………………………………………………………………………………1
1.1 Giới thiệu……………………………………………………………………………………………………1
1.2 Các loại Arduino khác nhau………………………………………………………………………..3
1.3 Cài đặt các Driver……………………………………………………………………………………….8
1.4 Arduino IDE……………………………………………………………………………………………..11
Chương 2 ……………………………………………………………………………………………………….15
Các hàm cơ bản………………………………………………………………………………………………15
2.1 Tổng quan…………………………………………………………………………………………………15
2.2 Cấu trúc (Structure)………………………………………………………………………………….15
2.3 Các Hàm Vào/Ra Số (Digital I/O Functions)………………………………………………16
2.4 Các Hàm Vào/Ra Tương Tự (Analog I/O Functions)………………………………….18
2.5 Các Hàm Vào/Ra Nâng Cao (Advanced I/O Functions)………………………………21
2.6 Các Hàm Timer (Timer Functions)……………………………………………………………24
2.7 Các hàm truyền thông (Communication Functions)……………………………………26
2.8 Các Hàm Ngắt (Interrupt Function)…………………………………………………………..31
2.9 Các Hàm Toán Học (Math Functions) ……………………………………………………….34
2.10 Tham Khảo Ngôn Ngữ Lập Trình ……………………………………………………………39
Chương 3 ……………………………………………………………………………………………………….40
Sử dụng cảm biến với Arduino………………………………………………………………………..40
3.1 Giới Thiệu (Introduction)………………………………………………………………………….40
3.2 Cảm Biến Cảm Nhận Ánh Sáng…………………………………………………………………40
3.2.1 Giới thiệu……………………………………………………………………………………………..40
3.2.2 Diode quang (Photodiodes)…………………………………………………………………….41
3.2.3 Ví dụ minh họa……………………………………………………………………………………..42
3.3 Cảm biến nhiệt độ (Temperature Sensor)…………………………………………………..43
3.3.1 Giới thiệu……………………………………………………………………………………………..43
3.3.2 Cảm Biến Nhiệt Độ Số (Digital Temperature Sensor) ……………………………….44
3.3.3 Cảm Biến Nhiệt Độ Tương Tự (Analog Temperature Sensor)…………………….50
3.4 Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm (Temperature and Humidity Sensor) ……………..53
3.4.1 Giới thiệu……………………………………………………………………………………………..53
3.4.2 Ví dụ minh họa……………………………………………………………………………………..54

3.5 Cảm biến dò line (Line-Tracking Sensor)…………………………………………………..56
3.5.1 Giới thiệu……………………………………………………………………………………………..56
3.5.2 Ví dụ minh họa……………………………………………………………………………………..57
3.6 Cảm biến siêu âm (Ultrasonic Sensors)………………………………………………………59
3.6.1 Giới thiệu……………………………………………………………………………………………..59
3.6.2 HC-SR04 ……………………………………………………………………………………………..60
3.6.3 Ví dụ minh họa……………………………………………………………………………………..60
3.7 Cảm biến hồng ngoại số phát hiện di chuyển (Digital Infrared Motion Sensor)
………………………………………………………………………………………………………………………62
3.7.1 Giới thiệu……………………………………………………………………………………………..62
3.7.2 Ví dụ minh họa……………………………………………………………………………………..62
3.8 Joystick Module ………………………………………………………………………………………..65
3.8.1 Giới thiệu……………………………………………………………………………………………..65
3.8.2 Ví dụ minh họa……………………………………………………………………………………..65
3.9 Cảm biến Gas (Gas Sensor)……………………………………………………………………….67
3.9.1 Giới thiệu……………………………………………………………………………………………..67
3.9.2 ví dụ minh họa………………………………………………………………………………………67
3.10 Cảm biến Hall (Hall Sensor)…………………………………………………………………….69
3.10.1 Giới thiệu……………………………………………………………………………………………69
3.10.2 Ví dụ minh họa……………………………………………………………………………………69
3.11 Cảm biến màu (Color Sensor)………………………………………………………………….71
3.11.1 Giới thiệu……………………………………………………………………………………………71
3.11.2 Ví dụ minh họa……………………………………………………………………………………72
3.12 Cảm biến độ nghiêng số (Digital Tilt Sensor)……………………………………………74
3.12.1 Giới thiệu……………………………………………………………………………………………74
3.12.2 Ví dụ minh họa……………………………………………………………………………………75
3.13 Cảm biến gia tốc ba trục (Triple Axis Acceleration Sensor)………………………77
3.13.1 Giới thiệu……………………………………………………………………………………………77
3.13.2 Ví dụ minh họa……………………………………………………………………………………77
3.14 Cảm biến âm thanh tương tự (Analog Sound Sensor)……………………………….80
3.14.1 Giới thiệu……………………………………………………………………………………………80
3.14.2 Ví dụ minh họa……………………………………………………………………………………81
3.15 Module nhận dạng giọng nói (Voice Recognition Module) ………………………..83
3.15.1 Giới thiệu……………………………………………………………………………………………83

3.15.2 Ví dụ minh họa……………………………………………………………………………………83
3.16 Cảm biến rung số (Digital Vibration Sensor) ……………………………………………86
3.16.1 Giới thiệu……………………………………………………………………………………………86
3.16.2 Ví dụ minh họa……………………………………………………………………………………87
3.17 Cảm biến cháy (Flame Sensor)…………………………………………………………………89
3.17.1 Giới thiệu……………………………………………………………………………………………89
3.17.2 Ví dụ minh họa……………………………………………………………………………………89
3.18.2 Ví dụ minh họa……………………………………………………………………………………92
Chương 4 ……………………………………………………………………………………………………….94
Điều khiển hệ thống cơ điện tử sử dụng Arduino……………………………………………..94
4.1 Động cơ DC (DC Motor)……………………………………………………………………………94
4.1.1 Tổng quan…………………………………………………………………………………………….94
4.1.2 Thiết kế mạch điện điều khiển Driven (Driven Circuit Design)…………………..95
4.1.3 Ví dụ minh họa……………………………………………………………………………………..96
4.2 Động cơ bước ………………………………………………………………………………………….101
4.2.1 Tổng quan…………………………………………………………………………………………..101
4.2.2 Nguyên lý làm việc của động cơ bước ……………………………………………….102
4.2.3 Nguyên lý điều khiển động cơ bước (Driven Principle of Stepper Motor) ….103
4.2.4 Thiết kế mạch điện điều khiển (Driver)………………………………………………….106
4.2.5 Ví dụ minh họa 1 (Demonstration 1) …………………………………………………….108
4.2.6 Ví dụ minh họa 2 (Demontration 2)……………………………………………………….111
4.3 Động cơ Servo (Servo Motor)…………………………………………………………………..112
4.3.1 Tổng quan (Overview)…………………………………………………………………………112
4.3.2 Thiết kế mạch điện điều khiển ………………………………………………………………114
4.3.3 Ví dụ minh họa (Demonstration) …………………………………………………………..115
Chương 5 ……………………………………………………………………………………………………..118
Điều khiển không giây sử dụng Arduino………………………………………………………..118
5.1 Module truyền và nhận hồng ngoại ………………………………………………………….118
5.1.1 Giới thiệu……………………………………………………………………………………………118
5.1.2 Module truyền nhận hồng ngoại (IR Transmiter/Receiver)……………………….119
5.1.3 IR Kit…………………………………………………………………………………………………122
5.2 Module vô tuyến không giây tần số 2.4G\ …………………………………………………129
5.2.1 Giới thiệu……………………………………………………………………………………………129
5.2.2 Module truyền nhận tín hiệu không dây RF 2.4 GHz……………………………….129

5.2.3 Ví dụ minh họa (Demonstration) …………………………………………………………..131
5.3 Bluetooth Module ……………………………………………………………………………………135
5.3.1 Giới thiệu……………………………………………………………………………………………135
5.3.2 HC-05 Module ……………………………………………………………………………………136
5.3.3 Điều chỉnh module HC-05 dùng tập lệnh AT………………………………………….137
5.4 GSM/GPRS Module ………………………………………………………………………………..147
5.4.1 Giới thiệu……………………………………………………………………………………………147
5.4.2 Module GSM/GPRS A6……………………………………………………………………….148
5.4.3 Ví dụ minh họa……………………………………………………………………………………152
5.5 Module Wi-Fi………………………………………………………………………………………….155
5.5.1 Giới thiệu……………………………………………………………………………………………155
5.5.2 Module Wi-Fi……………………………………………………………………………………..156
5.5.3 Ví dụ minh họa……………………………………………………………………………………158