Tài liệu Hệ thống giám sát trọng lượng bò nuôi bằng công nghệ iot

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC DUY TÂN ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ ĐOÀN THỊ THU HÀ HỆ THỐNG GIÁM SÁT TRỌNG LƯỢNG BÒ NUÔI BẰNG CÔNG NGHỆ IOT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Đà Nẵng, 12/2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC DUY TÂN ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ ĐOÀN THỊ THU HÀ - 2120217905 HỆ THỐNG GIÁM SÁT TRỌNG LƯỢNG BÒ NUÔI BẰNG CÔNG NGHỆ IOT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG Người hướng dẫn: Tiến sĩ Hà Đắc Bình Đà Nẵng, 12/2019 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .................................................................................................. 5 LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................ 6 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ............................... 7 DANH MỤC CÁC BẢNG .............................................................................. 8 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ........................................................ 9 LỜI MỞ ĐẦU .................................................................................................. 1 1. Lý do chọn đề tài................................................................................. 1 2. Mục đích nghiên cứu .......................................................................... 2 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ..................................................... 2 4. Phương pháp nghiên cứu ................................................................... 2 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ......................................... 3 6. Cấu trúc đồ án..................................................................................... 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN........................................................................... 4 1.1. Tính cấp thiết của đề tài ...................................................................... 4 1.2. Giới thiệu một số hệ thống tương tự hiện nay ................................... 4 1.3. Giới thiệu linh kiện và phần mềm ...................................................... 5 1.3.1. Tìm hiểu BeagleBone Black Wireless .......................................... 5 1.3.2. Tìm hiểu Mạch chuyển đổi ADC 24 bit LoadCell HX711 ...... 14 1.3.3. Tìm hiểu RFID............................................................................. 18 1.3.4. Cân LoadCell ............................................................................... 24 1.3.5. Tìm hiểu LCD .............................................................................. 25 1.3.6. Hệ điều hành và ngôn ngữ lập trình.......................................... 27 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ....................................................... 29 2.1. Thiết kế hệ thống ................................................................................ 29 2.1.1. Giới thiệu về Hệ thống giám sát trọng lượng bò nuôi dựa trên công nghệ IOT ....................................................................................... 29 2.1.2. Nguyên lý hoạt động của hệ thống............................................. 30 2.2. Thiết kế phần cứng............................................................................. 30 2.2.1. Lý do chọn linh kiện.................................................................... 30 2.2.2. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống..................................................... 31 2.2.3. Nguyên lý hoạt động ................................................................... 33 2.3. Thiết kế phần mềm............................................................................. 33 2.4. Mô tả lắp ráp linh kiện ...................................................................... 34 2.4.1. Các bước bắt đầu với BeagleBone Black Wireless .................. 34 2.4.2. Giao tiếp giữa BeagleBone Black Wireless và module HX711 40 2.4.3. Giao tiếp giữa LCD và BBB ....................................................... 43 2.4.4. RC522 kết nối với BeagleBone Black Wireless ........................ 45 CHƯƠNG 3: THỬ NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN ...................................... 49 3.1. Mô tả môi trường thử nghiệm .......................................................... 49 3.2. Các kịch bản kiểm thử ....................................................................... 49 3.3. Mô tả các thông số đo ........................................................................ 50 3.4. Kết quả thử nghiệm và thảo luận ..................................................... 52 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ................................................... 53 1. Kết quả đạt được ................................................................................... 53 2. Kết luận .................................................................................................. 53 3. Hướng nghiên cứu tiếp theo ................................................................. 53 LỜI CẢM ƠN Đồ án tốt nghiệp là nhiệm vụ và cũng là yêu cầu bắt buộc của mỗi sinh viên phải thực hiện trước khi ra trường, nó giúp cho sinh viên tổng kết được những kiến thức đã học trong suốt quá trình học tập, cũng như phần nào hỗ trợ được công việc mà mình sẽ làm trong tương lai sau khi ra trường. Đến nay, việc nghiên cứu và thực hiện đồ án đã được em hoàn thành. Trong suốt quá trình nghiên cứu, ngoài sự nổ lực của bản thân còn có sự hướng dẫn tận tình của Tiến sĩ Hà Đắc Bình- trưởng khoa Điện-Điện tử, chính là những người chịu trách nhiệm hướng dẫn về đề tài này đã đem lại cho em kinh nghiệm làm việc và những kiến thức bổ ích mà em tin rằng đó sẽ là hành trang cực kỳ quý báu cho công việc tương lai sau này của em. Mặc dù đã cố gắng tìm tòi và học hỏi nhưng do kinh nghiệm, kiến thức còn hạn chế nên không tránh khỏi thiếu sót trong quá trình thực hiện. Em rất mong nhận được sự giúp đỡ của các thầy cô và các bạn để em hoàn thiện bản thân mình hơn nữa. Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Trường Đại Học Duy Tân nói chung, quý thầy cô của khoa Điện-Điện Tử nói riêng đã tận tình dạy bảo, truyền đạt kiến thức cho em trong suốt quá trình học. Kính gửi đến thầy Hà Đắc Bình lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất, cảm ơn các thầy đã tận tình theo sát và chỉ dẫn cho em trong quá trình thực hiện. Sự hướng dẫn, góp ý tận tình của thầy đã là nguồn động viên to lớn giúp em rất nhiều trong quá trình thực hiện đề tài này. Sau cùng, em xin kính chúc quý Thầy (Cô) trong Khoa Điện - Điện Tử thật dồi dào sức khỏe, niềm tin để tiếp tục thực hiện sứ mệnh cao đẹp của mình là truyền đạt kiến thức cho thế hệ mai sau. Em xin chân thành cảm ơn ! LỜI CAM ĐOAN Em Đoàn Thị Thu Hà xin cam đoan với Ban giám hiệu nhà trường đây là công trình nghiên cứu của em, do nỗ lực học hỏi và cố gắng của bản thân để hoàn thành được đồ án này. Các số liệu và kết quả trong đồ án là trung thực và không trùng lặp với bất kỳ công trình nào khác đã được công bố. Trong quá trình thực hiện đồ án sẽ không tránh khỏi những thiếu sót có thể xảy ra, vì vậy kính mong nhận được ý kiến đóng góp của quí thầy cô để dự án được hoàn thiện hơn, và tạo lập cho em có một cơ sở nhìn nhận về khả năng, kiến thức, từ đó có hướng phấn đấu tốt hơn. Em xin chân thành cảm ơn! Giảng viên hướng dẫn Ts. Hà Đắc Bình Sinh viên thực hiện Đoàn Thị Thu Hà DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT IOT: Internet Of Things BBB: BeagleBone Black Wireless VĐK: Vi điều khiển LCD: Liquid Crystal Display RFID: Radio Frequency Identification DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Chức năng của BeagleBone Black Wireless Bảng 1.2: Bảng mô tả chức năng của chân P8 trên BBB Bảng 1.3: Bảng mô tả chức năng chân P9 trên BBB Bảng 1.4: Bảng mô tả chức năng của Bộ xử lý Sitara AM3358BZCZ100 Bảng 1.5: Mô tả chân và chức năng của HX711 Bảng1.6: Kênh đầu vào và lựa chọn gain Bảng 1.7 : Chức năng các chân của LCD Bảng 2.1: Chân kết nối HX711 và BBB Bảng 2.2: Chân kết nối RC522 và BBB Bảng 2.3: Chân kết nối LCD và BBB Bảng 3.1: Mô tả kết quả thử nghiệmvới vật cân 2kg Bảng 3.2: Mô tả kết quả thử nghiệmvới người Bảng 3.2: Thông số kết luận DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1: Vị trí các thành phần trong BeagleBone Black Wireless Hình 1.2: Vị trí các thành phần trong BeagleBone Black Wireless Hình 1.3: Sơ đồ khối BeagleBone Black Wireless Hình 1.4: Mô tả chức năng chính của các chân trên BBB Hình 1.5: Sơ đồ khối Sitara AM3358BZCZ Hình 1.6: Thạch anh bộ xử lý Hình 1.7: Sơ đồ khối ứng dụng cân Hình 1.8: Dữ liệu output, input, gain selection timing và điều khiển Hình 1.9: Mạch PCB tham khảo của HX711 Hình 1.10: Thẻ RFID thụ động Hình 1.11: Thẻ RFID và đầu đọc Hình 1.12: Hệ thống RFID Hình 1.13: Hình ảnh bên trong của thẻ RFID Hình 1.14: Hình ảnh bên ngoài của thẻ RFID Hình 1.15: Đầu đọc Reader Hình 1.16: Nguyên lí hoạt động của RFID Hình 1.17: Cấu trúc của strain gauge Hình 1.18: Mạch đo biến dạng cầu quý Hình 1.19: Hình dáng của loại LCD thông dụng Hình 1.20: Sơ đồ chân của LCD Hình 2.1: Sơ đồ khối hệ thống Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý hệ thống Hình 2.3: Lưu đồ thuật toán Hình 2.4: Cắm BBB vào PC qua USB Hình 2.5: Vị trí các LED trên BBB Hình 2.6: Phần mềm cài drivers cho hệ điều hành BONE_D64.exe Hình 2.7: Cài đặt phần mềm 7-zip Hình 2.8: Viết hình ảnh lên thẻ SD Hình 2.9: BBB đã được kết nối với máy tính thành công Hình 2.10: Kết nối BBB với máy tính thông qua Putty Hình 2.11: Kết nối BBB với máy tính thông qua Putty thành công Hình 2.12: Cài đặt Python thành công Hình 2.13: Cài đặt Python Library thành công Hình 2.14: Kiểm tra tín hiệu sóng code test bằng phần mềm WaveForms Hình 2.15: BBB giao tiếp thành công với HX711 và cân LoadCell Hình 2.16: Sử dụng máy hiện sóng code chính trên phần mềm WaveForms Hình 2.18 (2 hình trên): Tải thư viện LCD cho BBB thành công Hình 2.19: Ví dụ về BBB giao tiếp với LCD Hình 2.20: Giao diện 4 dây SPI Hình 2.21: Một giao tiếp SPI đơn giản Hình 2.22: Cài đặt thư viện RC522 thành công Hình 2.23: Lỗi gọi thư viện SPI từ Adafruit_BBIO Hình 2.24: Vẫn chưa giao tiếp RC522 với BBB được Hình 3.1: Kết quả thử nghiệm Hình 3.2: Mô hình hệ thống 1 LỜI MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Sự phát triển của công nghệ IOT (Internet Of Things) đã và đang giúp cuộc sống của con người ngày càng trở nên tiện lợi, tiết kiệm thời gian, tiền bạc. Làn sóng IOT đã, đang và tiếp tục lan đến hầu hết mọi lĩnh vực trong đời sống con người. Ví dụ ứng dụng của IOT trong nhà - Smart home giúp chúng ta có thể kết nối với các thiết bị trong nhà từ xa. Hay Smart city - các ứng dụng cho thành phố thông minh như giám sát thông minh, vận chuyển tự động, hệ thống quản lí năng lượng thông minh hơn, phân phối nước, an ninh đô thị, giám sát môi trường…để giúp giải quyết các vấn đề gặp phải tại các thành phố lớn như ô nhiễm môi trường, tắt nghẽn giao thông, thiếu năng lượng… Ứng dụng trong các lĩnh vực khác như trong công nghiệp, bán lẻ, năng lượng, sức khỏe. Và đặc biệt phải nói đến ứng dụng của IOT trong nông nghiệp. Nếu như trước đây toàn bộ quá trình trồng trọt phụ thuộc lớn vào sức lao động của con người thì giờ đây nó hoàn toàn có thể đơn giản hóa với sự xuất hiện của máy móc và công nghệ. Các nước đi đầu trong việc ứng dụng IOT vào trong nông nghiệp như Nhật Bản, Israel, Newtherlands,… Việt Nam là một đất nước có sự đóng góp mạnh mẽ của ngành nông nghiệp trong cơ cấu kinh tế. Tuy nhiên, trước đây ngành nông nghiệp nước ta vốn được biết đến với việc phụ thuộc nhiều vào kinh nghiệm của người làm nông, thách thức lớn trong việc tìm kiếm những phương thức tốt hơn để gia tăng hiệu quả chăn nuôi trồng trọt. Ngày nay, khi công nghệ ngày càng phát triển đã mang lại nhiều chuyển biến tốt trong nền nông nghiệp nước ta, dựa trên tính chuẩn xác chứ không còn định tính, dự tính của con người. Khi áp dụng IoT vào việc trồng trọt ta hoàn toàn có thể kiểm soát được những thông tin cần thiết cho quá trình sinh trưởng của cây, ví dụ như: độ dinh dưỡng của đất, lượng phân bón phù hợp, độ ẩm của không khí cũng như độ ẩm của đất,...để có thể có phương án chăm sóc chính xác và tiết kiệm. Hay đơn giản khi cây cối gặp phải các dịch bệnh nhờ IoT ta có thể phát hiện bệnh sớm và kiểm soát sự lây lan cũng như có phương án điều trị chính xác nhất… Kiểm soát các khâu trong quy trình chăn nuôi giúp tiết kiệm thời gian và chi phí. Sử dụng các công cụ IoT để thu thập dữ liệu về sức khỏe của gia súc, các chủ trang trại có thể biết sớm về bệnh tật của động vật giúp ngăn ngừa số lượng lớn các gia súc bị bệnh bởi virus lây lan. Với những dữ liệu thu thập được cũng giúp chủ trang trại tăng nhanh được sản lượng gia súc, gia cầm mang lại hiệu quả kinh tế. 2 Trong đó, bò là vật nuôi gắn chặt chẽ với người nông dân Việt Nam từ ngàn xưa đến nay. Chăn nuôi bò không những cung cấp thịt, sữa, sức kéo, phân bón mà còn cung cấp nguyên liệu cho một số ngành nghề thủ công mỹ nghệ. Đẩy mạnh chăn nuôi bò thực chất là tạo việc làm, tăng thu nhập và cải thiện điều kiện sống cho người nông dân, song song với nó là cung cấp thịt đáp ứng nhu cầu thực phẩm ngày càng cao của người tiêu dùng. Nếu áp dụng IOT vào nuôi bò lấy thịt thì sẽ dễ dàng giám sát và nâng cao chất lượng cũng như giảm tải công việc cho chủ trang trại. Và những lí do trên đã giúp em nãy sinh ý tưởng “Thiết kế hệ thống giám sát trọng lượng bò nuôi bằng công nghệ IOT”. 2. Mục đích nghiên cứu “Thiết kế hệ thống giám sát trọng lượng bò nuôi bằng công nghệ IOT” với mong muốn tạo ra một hệ thống giúp người nông dân dễ dàng giám sát cân nặng bò nuôi, đảm bảo chế độ ăn uống cũng như biết sớm về bệnh tật, giảm thiểu các thiệt hại và mang lại hiệu quả kinh tế. Đồng thời, thông qua đồ án này, em muốn tìm hiểu và học hỏi thêm về IOT, các linh kiện,..nhằm cũng cố toàn diện kiến thức và đảm bảo các yêu cầu sau: 3. Thiết kế được hệ thống giám sát trọng lượng bò nuôi bằng công nghệ IOT Cân được trọng lượng bò Hiển thị được trọng lượng bò nuôi, lượng thức ăn ra màn hình Lưu vào cơ sở dữ liệu Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của “Hệ thống giám sát trọng lượng bò nuôi bằng công nghệ IOT” như sau: - Tìm hiểu các công trình tương tự đã có trên thị trường 4. Tìm hiểu về chế độ ăn của bò Công nghệ RFID Các loại module cho cân và loại cân Tìm hiểu về vi điều khiển chính Tâm lí người dùng Kỹ thuật lập trình Phương pháp nghiên cứu Để tiến hành các công việc nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống Giám sát trọng lượng bò nuôi dựa trên công nghệ IOT tôi đã đưa ra các nội dung nghiên cứu theo trình tự sau đây: • Nghiên cứu một số sản phẩm tương tự trên thị trường có tính năng gần giống. 3 • Tìm hiểu, nghiên cứu về BeagleBone Black Wireless • Nghiên cứu các vi điều khiển và các cảm biến cần sử dụng. • Nghiên cứu về RFID • Thiết kế hình dáng và thi công. • Lập trình các hoạt động, triển khai các giải thuật đã nghiên cứu lên hệ thống. • Sau khi đã chế tạo cửa sẽ kiểm tra cụ thể , hiệu chỉnh lại sản phẩm. • Triển khai thử nghiệm và đánh giá hiệu quả. 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Hệ thống giám sát trọng lượng bò nuôi dựa trên công nghệ IOT xuất phát từ việc quan sát môi trường thực tiễn ở Việt Nam. Nước ta là một nước có nền nông nghiệp là chủ đạo tuy nhiên việc áp dụng khoa học, kỹ thuật vào nông nghiệp vẫn chỉ đang được quan tâm và đây là cơ hội cho những sinh viên học ngành kỹ thuật tham gia vào đóng góp một phần trong sự phát triển của ngành nông nghiệp Việt Nam, giúp nâng cao năng suất, chất lượng nông sản và giúp người nông dân giảm tải khối lượng công việc. 6. Cấu trúc đồ án Cấu trúc đồ án bao gồm 4 chương: Chương 1: Tổng quan đề tài Trình bày tổng quan về tình hình chăn nuôi và ứng dụng công nghệ vào chăn nuôi như thế nào. Giới thiệu một số hệ thống tương tự hiện nay. Chương 2: Thiết kế hệ thống Mô tả và trình bày thiết kế hệ thống, sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lí và ngôn ngữ lập trình Chương 3: Những nghiên cứu thực nghiệm Trình bày về các nghiên cứu thực nghiệm, các nghiên cứu diễn ra trong quá trình làm đồ án Chương 4: Thử nghiệm và thảo luận Trình bày các thử nghiệm và kết quả. 4 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Tính cấp thiết của đề tài Chăn nuôi là một trong những thế mạnh của nền kinh tế Việt Nam. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều thách thức mà chúng ta cần phải đối mặt. Ngoài công nghệ về giống để cải thiện chất lượng đàn bò, những công nghệ cao khác trong chăn nuôi bò như cấy chip điện tử để theo dõi trạng thái sức khỏe của bò; chế tạo khoáng vi lượng bổ sung vào thành phần thức ăn chăn nuôi giúp bò lớn nhanh, khỏe mạnh; sử dụng các hoạt chất sinh học để khử mùi hôi từ chất thải của bò,… Bên cạnh đó, nhiều kỹ thuật tiên tiến trong quy trình chăm sóc, phòng bệnh cho bò, vỗ béo, giết mổ, chế biến,… cũng đã được áp dụng ở nhiều nơi. Tuy nhiên, xét về tổng thể, các cơ sở nuôi bò thịt ở Việt Nam, đặc biệt là tại các hộ gia đình việc ứng công nghệ cao còn hạn chế vì nhiều lý do khác nhau như thiếu vốn, nhân lực trình độ cao, năng lực quản lý,… Nếu có các công nghệ có thể giúp người nông dân dễ dàng quản lí và theo dõi đàn bò của mình thường xuyên mà có thể nói là gần như tự động thì điều đó sẽ giúp người nông dân dễ dàng sử dụng, giảm đi sự vất vả đồng thời tăng hiệu quả chăn nuôi. Đặc biệt điều quyết định đến thành công kinh tế của một trang trại nuôi bò liên quán đến việc kiểm tra trọng lượng của bò. Trọng lượng của một con vật là một chỉ số quan trọng về sức khỏe và giá trị của một con vật. Chính vì vậy xậy dựng một hệ thống giám sát trọng lượng bò nuôi bằng công nghệ là một điều cần thiết. Xây dựng một hệ thống giám sát trọng lượng bò nuôi bằng công nghệ IOT không những mang ý nghĩa ý về mặt kinh tế, tiết kiệm thời gian cho người nông dân mà còn giúp đàn bò cảm thấy thoải mái hơn khi được cân. Việc giám sát cân nặng của bò trở nên đơn giản hơn. 1.2. Giới thiệu một số hệ thống tương tự hiện nay - Tình hình thế giới: Hiện nay trên thế giới có một số hệ thống giám sát cân nặng của vật nuôi như “Livestock weight Monitoring” ở Ý, “Beefie” ở Hungary, “Nedap Weight Monitoring” ở Netherlands. Ví dụ như Beefie – phụ kiện điện thoại thông minh tính toán trọng lượng gia súc từ xa. Công nghệ này sử dụng một thiết bị bên ngoài kết hợp với các bức ảnh được chụp từ xa khoảng cách từ 2-6 mét với hệ thống điện thoại thông minh Android 5.1. Phần mềm tính toán trọng lượng và cho kết quả chính xác 95% ngay cả khi động vật di chuyển hoặc bị che khuất một phần. Còn đối với Nedap Weight Monitoring – Giám sát trọng lượng lợn nái tự động và ghi dữ 5 liệu của từng con lớn nái trong chuồn mang thai, hệ thống hỗ trợ nuôi lợn nái thông qua quản lý cơ thể lớn nái chính xác. Nedap Weight Monitoring giảm thiểu chất thải thức ăn bằng cách loại bỏ việc ăn quá mức hoặc dưới mức cho ăn, đồng thời hỗ trợ điều chỉnh trọng lượng sơ sinh của heo con bằng cách cung cấp lượng thức ăn chính xác cho mỗi con lợn nái dựa trên trọng lượng cơ thể, kiểm soát lợn nái duy trì tình trạng cơ thể tối ưu. - Tình hình trong nước: Ở Việt Nam hiện nay cũng đã có các sản phẩm, hệ thống cân bò ví dụ “Hệ thống cân và đọc thẻ tai tự động của Gallagher”, các hệ thống cân điện tử,..Hệ thống cân và đọc thẻ tai của Gallagher có thể nắm bắt được thông tin và cân nặng chính xác trong khoảng thời gian một phút. Hệ thống cửa tự động mở ra bò sẽ đi vào khung cân để tiến hành cân. Bộ đọc thẻ tai tự động sẽ quét thẻ tai điện tử trên tai bò, hiển thị lên màn hình và đồng thời kết nối với bộ đọc thẻ tai để lưu trữ thông tin con bò vào phần mềm APS. Sau khi kết thúc quá trình cân trong vòng 1 phút cửa sẽ tự động mở ra cho bò đi ra và đầu bên kia cửa cũng tự động mở để cho con bò tiếp theo đi vào. Trong và ngoài nước hiện nay đã có các hệ thống hỗ trợ giám sát trọng lượng gia súc. Tuy nhiên, ở Việt Nam vẫn chưa được phổ biến. Dựa vào tình hình hiện nay ở Việt Nam thì việc sử dụng các sản phẩm có sẵn trên thế giới là một điều rất khó khăn với người nông dân Việt vì vấn đề giá cả. Các sản phẩm khi nhập về Việt Nam với giá cao người nông dân không đủ khả năng để mua mà sử dụng. Vì những sản phẩm giám sát trọng lượng bò nuôi mang lại nhiều ý nghĩa về mặt kinh tế, tiết kiệm thời gian cho chủ trang trại trong việc quản lý và chăm sóc bò nuôi nhưng lại chưa được phổ biến tại Việt Nam nên em muốn tiếp tục tìm hiểu, nghiên cứu tạo ra một hệ thống giám sát trọng lượng bò nuôi nhằm đóng góp vào sự phát triển của nền nông nghiệp Việt Nam. 1.3. Giới thiệu linh kiện và phần mềm 1.3.1. Tìm hiểu BeagleBone Black Wireless 1.3.1.1. BeagleBone Black Wireless là gì? BeagleBone Black Wireless là bo mạch mới nhất của dòng BeagleBone hiện nay thay thế cổng Ethernet 10/100 bằng Wifi 802.11 b/g/n 2.4GHz và Bluetooth trên bo mạch. Nguồn mở của máy tính BeagleBone Black Wireless hiện nay có khả năng kết nối mạng không dây tích hợp, thúc đẩy sự hợp tác với hệ thống Octavo và được thiết kế trong CadSoft Eagle. BeagleBone Wireless mới giới thiệu gói hệ thống 6 (SiP) Octavo OSD3358 tương thích BeagleBoard. Trong SiP có công cụ Texas TPS65217C PMIC, Sitara AM335x MPU, và TL5209 LDO. BeagleBone là một nền tảng điện toán Linux nhỏ gọn, chi phí thấp, nguồn mở có thể được sử dụng để xây dựng các ứng dụng phức tạp có giao diện phần mềm cấp cao và các mạch điện tử cấp thấp. Đây là một nền tảng lý tưởng cho các thiết kế sản phẩm và dự án mẫu thử đầu tiên, tận dụng sức mạnh và sự tự do của Linux, kết hợp với truy cập trực tiếp vào các chân đầu vào / đầu ra và buses, cho phép bạn giao diện với các thành phần điện tử, mô-đun và thiết bị USB. Các đặc điểm của nền tảng BeagleBone là: - Rất mạnh, vì nó chứa bộ xử lý có thể thực hiện tới 2 tỷ lệnh mỗi giây - Có chi phí thấp, có sẵn ít nhất là $ 45 đô la $ 55, - Hỗ trợ nhiều giao diện tiêu chuẩn cho các thiết bị điện tử, - Sử dụng ít năng lượng, chạy ở giữa 1 W (nhàn rỗi) và 2,3 W (cao điểm), - Có thể mở rộng thông qua việc sử dụng bảng con và thiết bị USB, - Được hỗ trợ bởi một cộng đồng lớn những người đổi mới và những người đam mê - Là mở phần cứng và hỗ trợ các công cụ và ứng dụng phần mềm mở. BeagleBone chạy hệ điều hành Linux, có nghĩa là bạn có thể sử dụng nhiều thư viện và ứng dụng phần mềm nguồn mở trực tiếp với nó. Tính khả dụng của trình điều khiển phần mềm nguồn mở cũng cho phép bạn giao tiếp với các thiết bị như máy ảnh USB, bàn phím và bộ adapter Wi-Fi với dự án của bạn mà không phải tìm nguồn thay thế độc quyền. Do đó, bạn có quyền truy cập vào các thư viện code rộng lớn được xây dựng bởi một cộng đồng nguồn mở tài năng. Nền tảng BeagleBone được hình thành do sự tích hợp của bộ vi xử lý hiệu suất cao trên bảng mạch in (PCB) và hệ sinh thái phần mềm rộng lớn. 1.3.1.2. Thông số kỹ thuật và tính năng của BeagleBone Black Wireless Trong phần này bao gồm các thông số kỹ thuật và tính năng của BeagleBone Black Wireless và mô tả các thành phần chính và giao diện tạo nên BeagleBone Black Wireless 7 Bảng 1.1: Chức năng của BeagleBone Black Wireless 1.3.1.3. Vị trí các thành phần trong BeagleBone Black Wireless a) Những điểm kết nối, đèn LED và công tắc Hình 1.1 dưới đây cho thấy vị trí của các điểm kết nối, đèn LED và công tắc 8 Hình 1.1: Vị trí các thành phần trong BeagleBone Black Wireless - DC Power: đầu vào DC chính chấp nhận nguồn 5V. - Nút nguồn: thông báo cho bộ xử lý để bắt đầu trình tự tắt nguồn và được sử dụng để tắt nguồn bo mạch. - 10/100 Ethernet: kết nối với mạng LAN. - Serial Debug là cổng gỡ lỗi nối tiếp. - USB Client: kết nối miniUSB với PC cũng có thể cấp nguồn cho bo mạch. - BOOT switch: có thể được sử dụng để buộc khởi động từ thẻ nhớ microSD nếu nguồn điện được chu kỳ trên bo mạch, tháo nguồn và cấp lại nguồn cho bo mạch - Có bốn LEDS có thể được sử dụng bởi người dùng. - Reset Button: cho phép người dùng reset bộ xử lý. - Khe cắm thẻ nhớ microSD là nơi có thể cài đặt thẻ nhớ microSD. - Đầu nối microHDMI là nơi màn hình được kết nối. - USB Host có thể được kết nối với các giao diện USB khác nhau như Wi-Fi, BT, bàn phím,… b) Thành phần chính Hình…dưới đây cho thấy vị trí của các thành phần chính trên bố trí PCB của bo mạch. 9 Hình 1.2: Vị trí các thành phần trong BeagleBone Black Wireless - Sitara AM3358BZCZ100 là bộ xử lý cho bo mạch. - Micron 512MB DDR3L hoặc Kingston 512mB DDR3 là bộ nhớ RAM Tốc độ Dữ liệu kép. - TPS65217C PMIC cung cấp các đường ray điện cho các thành phần khác nhau trên bo mạch. - SMSC Ethernet PHY là giao diện vật lý cho mạng. - Micron eMMC là chip MMC trên bo mạch chứa tới 4GB dữ liệu. - HDMI Framer cung cấp điều khiển cho màn hình HDMI hoặc DVI-D với bộ chuyển đổi. 1.3.1.4. Thiết kế phần cứng chi tiết Phần này cung cấp một mô tả chi tiết về thiết kế phần cứng a) Sơ đồ khối BeagleBone Black Wireless và bảng mô tả tính năng các chân