Tài liệu Tìm hiểu về module camera infrared thermometer

MỤC LỤC MỤC LỤC.................................................................................................................... 1 DANH MỤC HÌNH ẢNH............................................................................................2 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI...................................................................3 1.1. Tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài........................................................3 1.1.1. Trên thế giới.....................................................................................................3 1.1.2. Trong nước.......................................................................................................5 1.2. Tính cấp thiết của đề tài.......................................................................................6 1.3. Phạm vi nghiên cứu..............................................................................................7 1.4. Mục tiêu của đề tài................................................................................................7 1.5. Nội dung của đề tài...............................................................................................7 CHƯƠNG 2. PHÂN TÍCH CÔNG NGHỆ THIẾT KẾ............................................8 2.1. Yêu cầu thiết kế.....................................................................................................8 2.2. Giải pháp thiết kế..................................................................................................8 2.2. Lựa chọn linh kiện................................................................................................9 2.2.1. Arduino nano....................................................................................................9 2.2.2. Màn hình Oled................................................................................................16 2.2.3. Giao tiếp SPI..................................................................................................17 2.2.4. Cảm biến AMG8833......................................................................................20 2.2.5. Nút nhấn.........................................................................................................21 2.2.6. Công tắc.........................................................................................................22 2.3. Ngôn ngữ lập trình và phần mềm phụ trợ........................................................22 CHƯƠNG 3. THỰC THI THIẾT KẾ......................................................................27 3.1. Thiết kế phần cứng.............................................................................................27 3.2. Thiết kế phần mềm.............................................................................................28 3.3. Một số hình ảnh của sản phẩm..........................................................................33 KẾT LUẬN VÀ ĐÁNH GIÁ.....................................................................................35 HƯỚNG PHÁT TRIỂN............................................................................................37 1 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1: Sơ đồ khối hệ thống.......................................................................................8 Hình 2.2. Arduino nano...............................................................................................10 Hình 2.3 Sơ đồ chân của Arduino Nano......................................................................11 Hình 2.4 Chức năng các chân Arduino Nano...............................................................11 Hình 2.5 Sơ đồ chân ICSP của Arduino Nano.............................................................15 Hình 2.6. Màn hình Oled.............................................................................................16 Hình 2.7. Giao diện SPI...............................................................................................18 Hình 2.8. Quá trình truyền dữ liệu...............................................................................19 Hình 2.9. Các chế độ hoạt động của SPI......................................................................20 Hình 2.6.Cảm biến AMG8833.....................................................................................20 Hình 2.7.Nút nhấn........................................................................................................21 Hình 2.8. Công tắc.......................................................................................................22 Hình 2.7. Download Arduino IDE...............................................................................23 Hình 2.8. JUST DOWNLOAD....................................................................................23 Hình 2.9. Driver Software Instanllation.......................................................................24 Hình 2.10. Update Driver Software.............................................................................24 Hình 2.11. Browse my computer for driver software...................................................24 Hình 2.12. Hình ảnh khi khởi chạy Arduino IDE........................................................25 Hình 2.13. Chức năng các Menu chinh........................................................................25 Hình 2.14. Mở ứng d ng mâu trong Arduino..............................................................26 Hình 3.1. Sơ đồ nguyên lý hệ thống.............................................................................27 Hình 3.2. Lưu đồ thuật toán của hệ thống....................................................................32 Hình 3.3. Sản phẩm khi chưa hoàn thiện.....................................................................33 Hình 3.4. Sản phầm đã hoàn thiện...............................................................................34 2 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1. Tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài Trong thời đại 4.0 kỷ nguyên của công nghệ số. Camera cảm biến thân nhiệt được ứng d ng rộng rãi trong đời sống ở nhiều vị tri, lĩnh vực khác nhau, thiết bị được lắp đặt ở nơi có đông người cần tinh bảo mật cao… Hoặc để quan sát tình trạng thân nhiệt cơ thể con người trong thời điểm dịch bệnh bùng nổ như dịch bệnh Covid-19 hiện nay. Phòng bệnh hơn chữa bệnh khi mà dịch bệnh đang có nguy cơ lây lan và bùng phát. Vậy nên, giải pháp camera đo thân nhiệt một cách nhanh nhất mà không tiếp xúc với sai số cực nhỏ. 1.1.1. Trên thế giới Hiện nay trên thế giới, Module Camera infrared thermometer đang được phát triển để đo nhiệt độ cơ thể con người ở nhiều nơi trong nhiều điều kiện môi trường. Camera đo nhiệt độ hồng ngoại (hay còn gọi là Camera ảnh nhiệt), là một Camera ch p bức xạ hồng ngoại để “thấy” và “đo” năng lượng bức xạ nhiệt từ một vật thể. Hầu hết các loại camera hồng ngoại chuẩn giống như máy quay phim thông thường, chúng tạo ra một ảnh trực tiếp trên màn hình của sự bức xạ nhiệt. Không giống như mắt thường, trong thế giới hồng ngoại, mọi vật có nhiệt độ trên nhiệt độ không tuyệt đối (-2730C) đều phát xạ nhiệt, thậm chi những vật rất lạnh như băng đá cũng phát ra nhiệt. Nhiệt độ càng cao thì bức xạ nhiệt hồng ngoại càng lớn. Công nghệ hồng ngoại cho ta thấy cái mà mắt thường chúng ta không nhìn thấy được. Dân đầu trong công nghệ nhìn hồng ngoại trên thế giới hiện nay là hãng FLIR Systems, tr sở chinh đặt tại Hoa Kỳ, đây là hãng cung cấp hầu hết cho quân đội Mỹ và đồng minh trong các hợp đồng thiết bị truy tìm và dân hướng hồng ngoại ứng d ng trong máy bay chiến đấu, tàu chiến, xe humvee và bộ binh. Ngoài ra, để ph c v trong dân d ng nhằm ngăn chặn các đại dịch toàn cầu, lần đầu tiên, FLIR đã công bố và cho sử d ng các Camera ảnh nhiệt sử d ng để dò tìm bệnh nhân nghi nhiễm trong dịch SARS nổ ra vào năm 2003. Camera cảm biến thân nhiệt KBVISION dùng để đo chinh xác nhiệt độ cơ thể con người một cách nhanh nhất mà không cần tiếp xúc với sai số cực nhỏ. Khi phát hiện ra người có nhiệt độ cao hơn so với mức quy định (cài đặt) sẽ cảnh báo cho trung 3 tâm kiểm soát và còi hú. Đây là một bước sàng lọc vô cùng quan trọng để kịp thời phát hiện và cách ly người có nguy cơ nhiễm Virus tại sân bay, cửa khẩu, trung tâm thương mại, tránh lây lan trong cộng đồng. – Giải pháp hữu hiệu và cần thiết được sử d ng trong ngành y tế cũng như cộng đồng để đẩy lùi, ngăn ngừa, phòng tránh dịch bệnh, đặc biệt là trong tâm dịch Covid19. Camera đo thân nhiệt từ xa có các tinh năng ưu việt hơn so với nhiệt kế hồng ngoại đo trán như: – Đo thân nhiệt cùng lúc 30 người – Khoảng cách đo từ 2-6m, đảm bảo khoảng cách tối thiểu 2m theo Chỉ thị 16/CT-TTg về cách ly xã hội – Độ chinh xác cao, sai số từ 0.3-0,5 độ C – Tự động cảnh báo bằng còi và ch p hình khi phát hiện người có thân nhiệt cao hơn 38 độ C – Giảm số lượng nhân viên làm công việc giám sát đo thân nhiệt bệnh nhân – Tạo sự tâm lý thoải mái cho khách hàng không phải bị đo trán thủ công – Kết hợp công nghệ A.I nhận diện khuôn mặt, để chỉ đo nhiệt độ chinh xác khuôn mặt, để chấm công nhân viên, để kiểm tra nhân viên có đeo khẩu trang hay không, hoặc để tự động nhận biết người có trong backlist cần ngăn chặn kịp thời trước khi vào văn phòng, xuất báo cáo về cho bộ phận quản lý – Kết hợp với thiết bị barie cửa phân làn, khóa điện để kiểm soát vào ra trong doanh nghiệp Các Khách hàng tiêu biểu của công ty đã lắp camera đo thân nhiệt: Bệnh viện Nhiệt Đới Trung Ương, Trường Quốc Tế Canada, Nhà máy P&G Việt Nam, Nhà Máy Samsung, Tổng C c Hải Quan, Ngân hàng Techcombank, Đài Truyền hình VTV…… Với camera ảnh nhiệt, nhân viên y tế có thể giữ khoảng cách an toàn khi giao tiếp với người dân. Các nhân viên y tế hướng “camera ảnh nhiệt” quét qua từng người cần kiểm tra thân nhiệt và chỉ số nhiệt độ sẽ hiển thị trong vài giây mà không cần đến gần như cách đo thân nhiệt đang được dùng phổ biến như hiện nay. Bước đầu cho thấy camera ảnh nhiệt giúp công tác kiểm tra thân nhiệt nhanh hơn nhiều. Khi dùng camera ảnh nhiệt, nhân viên y tế có thể giữ khoảng cách an toàn 3 m khi tiến hành đo thân nhiệt như vậy sẽ đảm bảo an toàn cho sức khỏe mọi người. Nhờ vào độ 4 nhạy của “camera ảnh nhiệt” mà nhân viên chỉ cần đứng xa, rà máy hướng vào vị tri từng người là có thể nhận được kết quả thay vì phải đứng gần. Thị trường camera phát hiện cơn sốt trên toàn cầu dựa trên AI được thiết lập để thu hút sức hút từ việc triển khai ngày càng nhiều của các nhà bán lẻ, bệnh viện, chinh phủ và cơ quan vận tải trên toàn thế giới để quét quần chúng. Fortune Business Insights ™ đã cung cấp thông tin này trong một báo cáo gần đây, có tiêu đề “Thông tin chi tiết về thị trường máy ảnh phát hiện sốt dựa trên AI , Phân tich quy mô và ngành, theo loại (Máy ảnh tháp pháo / Đạn và Máy ảnh cầm tay), theo người dùng cuối (Sân bay, Bệnh viện, Địa điểm công cộng, Doanh nghiệp / Nhà máy, Ngân hàng và những nơi khác) và Dự báo Khu vực. 1.1.2. Trong nước Module Camera infrared thermometer vân chưa được sử d ng rộng rãi mà chủ yếu vân đang trong quá trình tìm hiểu và phát triển. Tập đoàn Vingroup công bố quyết định triển khai việc sản xuất máy thở các loại (xâm nhập và không xâm nhập) và máy đo thân nhiệt nhằm cung ứng cho thị trường Việt Nam. Các máy đo thân nhiệt đã được sản xuất thử nghiệm thành công với chi phi linh kiện chỉ 16 triệu đồng, thấp hơn hàng ch c lần so với các máy đo thân nhiệt trên thị trường hiện nay. Giá linh kiện dự kiến của các Máy thở Không xâm nhập khoảng 22 triệu đồng, với máy Xâm nhập là 160 triệu đồng. Ông Nguyễn Việt Quang, Tổng giám đốc Vingroup cho biết: “Chúng tôi dự kiến sẽ cung cấp các thiết bị này cho Bộ Y Tế với đúng giá thành linh kiện, và không tinh tất cả các chi phi vận chuyển, thuế các loại, chi phi nhân công, sản xuất… vào giá thành. Trước mắt, chúng tôi sẽ tặng cho Bộ Y tế 5.000 máy thở Không xâm nhập để kịp thời ph c v chống dịch”. Hệ thống được xây dựng cho HVCC bởi Shepherd bao gồm một camera hồng ngoại lấy nhiệt độ của sinh viên và nhân viên đi qua các lối vào an ninh. Máy ảnh được thiết lập song song với cái gọi là hiệu chuẩn thân đen để đảm bảo rằng nhiệt độ của những người đi ngang qua hệ thống máy ảnh nằm trong khoảng 0,2 hoặc 0,4 độ F. Hệ thống di động, bao gồm màn hình hiển thị hiển thị những người đi qua khu bảo vệ với nhiệt độ cơ thể lơ lửng trên đầu, được thiết kế để đánh dấu những người có nhiệt độ một dấu hiệu tiềm ẩn của COVID-19 vì những người phát triển bệnh hô hấp thường có những cơn sốt. 5 Như vậy, có thể thấy không những ở ngoài nước mà trong nước công nghệ này đang được phát triển nhằm ph c v cho con người nhất là trong thời kì hiện nay. Tại khu vực cửa ngõ của TP.HCM, đã dung thử nghiệm ‘camera ảnh nhiệt’ để cùng lúc đo thân nhiệt cho nhiều người và hỗ trợ công tác y tế cũng như giảm ùn tắc giao thông Với camera ảnh nhiệt, nhân viên y tế có thể giữ khoảng cách an toàn khi giao tiếp với người dân. Các nhân viên y tế hướng ‘camera ảnh nhiệt’ quét qua từng người cần kiểm tra thân nhiệt và chỉ số nhiệt độ sẽ hiện thị trong vài giây mà không cần đến gần như cách đo thân nhiệt đang dung phổ biến như hiện nay. Khi dung camera ảnh nhiệt, nhân viên y tế có thể giữ khoảng cách an toàn 3m khi tiến hành đo thân nhiệt như vậy sẽ đảm bảo an toàn cho sức khỏe mọi người. nhờ vào độ nhạy của ‘camera ảnh nhiệt’ mà nhân viên chỉ cần đứng xa, rà máy hướng vào vị ti từng người là có thể nhận được kết quả thay vì phải đứng gần. Cũng tại bệnh viện ở TP.HCM đã dung máy đo nhiện độ bằng camera nhiệt hồng ngoại. Ngay từ cổng vào, bệnh viện đã bố tri khu vực sang lọc, đo thân nhiệt bằng camera nhiệt hồng ngoại cho tất cả những ai di chuyển qua khu vực này. Bệnh viện là đơn vị đầu tiên tại TP.HCM sử d ng máy quét nhiệt độ tự động. Máy này có thể kiểm tra thân nhiệt cho người đứng cách xa khoảng 5m. Trường hợp máy báo thân nhiệt trên 37,5 độ sẽ có nhân viên y tế hướng dân người bị sốt đến phòng khám tiếp t c các thăm khám cần thiết khác. Bên trong khu vực khám sàng lọc, các dãy ghế ngồi được phân chia để giữ khoảng cách an toàn. Vị tri đứng để chờ thăm khám cũng được mặc định sẵn, không để mọi người t tập thành đám đông. 1.2. Tính cấp thiết của đề tài Module Camera infrared thermometer hay còn gọi là Module máy ảnh nhiệt kế hồng ngoại có thể đo được nhiệt độ của con người thông qua một chiếc máy ảnh. Đây là một giải pháp đo nhiệt độ cơ thể bằng camera nhằm hạn chế tiếp xúc, ngăn chặn lây lan dịch bệnh Covid 19. 6 1.3. Phạm vi nghiên cứu Đề tài Tìm hiểu về Module Camera infrared thermometer được ứng d ng trong thực tế nhất là trong giai đoạn hiện nay khi đại dịch Covid vân chưa được kiểm soát, ứng d ng trong trường học, bệnh viện,...Đối với Module này sẽ áp d ng rất nhiều trong thực tế và đặc biệt là máy ảnh nhiệt có thể đo nhiệt độ của con người. 1.4. Mục tiêu của đề tài - Tìm hiểu về camera nhiệt và công nghệ ảnh nhiệt. - Tìm hiểu về Màn hình oled với camera cảm biến nhiệt. - Tìm hiểu về Module Camera infrared thermometer. - Xây dựng mô hình sử d ng Module Camera infrared thermometer. - Đánh giá và kiểm tra tinh năng của đề tài. 1.5. Nội dung của đề tài Đề tài Tìm hiểu về Module Camera infrared thermometer trước hết cần tìm hiểu về các đặc tinh của Module. Ở module này là một máy ảnh nhiệt đơn giản dựa trên arduino nano và AMG8833. Ở đây ta sử d ng như một máy ảnh nhiệt mini rất đơn giản và tiện lợi, có thể sử d ng ở rất nhiều nơi khác nhau. 7 CHƯƠNG 2. PHÂN TÍCH CÔNG NGHỆ THIẾT KẾ 2.1. Yêu cầu thiết kế Máy ảnh nhiệt đo nhiệt độ cơ thể con người rất dễ dàng sử d ng, nó rất nhỏ gọn và đơn giản đủ để dễ dàng tich hợp. Bên cạnh đó, máy ảnh nhiệt dùng được trong nhiều môi trường khác nhau như: trường học, bệnh viện,… 2.2. Giải pháp thiết kế Hình 2.1: Sơ đồ khối hệ thống Khối nguồn: cung cấp nguồn điện cho khối cảm biến và khối hiển thị. Khối đầu vào: Các nút tương ứng với các điều chỉnh điểm ảnh trên oled. Khối xử lí trung tâm: – Arduino Nano là board mạch sử d ng vi điều khiển ATmega328P hoặc ATmega168 tich hợp các chân I/O đơn giản nhỏ gọn dựa trên mã nguồn mở được phát triển bởi Arduino.cc, có lợi thế lớn về kich thước so với phiên bản Arduino Uno và Arduino Mega. Arduino Nano có thể hoạt động độc lập và tương tác hiệu quả với các thiết bị điện tử, cũng có thể giúp những người mới tìm hiểu về Arduino có thể kết nối với PC, phối hợp với Flash, Xử lý, Max / Msp, PD, và các phần mềm khác một cách dễ dàng. Điều này giúp Arduino Nano là sự lựa chọn ưa thich khi muốn thực hiện một projects mà yếu cầu kết nối với các thiết bị ngoại vi it và đơn giản. 8  Arduino Nano hoạt động với điện áp 5V. Tuy nhiên nguồn cấp điện áp đầu vào có thể thay đổi từ 7 đến 12V. Arduino Nano bo gồm tất cả 14 chân Digital, 8 chân Analog, 2 chân Reset và 6 chân Nguồn.  Mỗi chân Digital và Analog có thể thực hiện với nhiều chức năng khác nhau nhưng chức năng chinh vân là được mặc định cấu hình làm đầu vào (Input) hoặc đầu ra ( Output). Khi giao tiếp với cảm biến các chân Digital / Analog đóng vai trò chân Input, Và khi sử d ng để điều khiển động cơ, tạo xung, kich dân relay, thiết bị chuyển mạch thì các chân Digital / Anologs đóng vai trò Output. Khối cảm biến:  Cảm biến là mảng 8x8 cảm biến nhiệt IR. Khi được kết nối với bộ vi điều khiển, nó sẽ trả về một dãy 64 giá trị nhiệt độ hồng ngoại riêng lẻ qua I2C. Nó giống như những chiếc máy ảnh nhiệt ưa thich đó, nhưng đủ nhỏ gọn và đơn giản để dễ dàng tich hợp.  Bộ phận này sẽ đo nhiệt độ trong khoảng từ 0 ° C đến 80 ° C (32 ° F đến 176 ° F) với độ chinh xác + - 2,5 ° C (4,5 ° F). Với tốc độ khung hình tối đa 10Hz, nó hoàn hảo để tạo máy dò người hoặc máy ảnh nhiệt mini của riêng bạn. Sử d ng trên Arduino.  AMG8833 là thế hệ tiếp theo của cảm biến hồng ngoại nhiệt 8x8 và cung cấp hiệu suất cao hơn so với người tiền nhiệm AMG8831. Cảm biến chỉ hỗ trợ I2C và có một chốt ngắt có thể định cấu hình có thể kich hoạt khi bất kỳ pixel riêng lẻ nào vượt quá hoặc thấp hơn ngưỡng.  Có thể sử d ng với bất kỳ vi điều khiển hoặc máy tinh 3V hoặc 5V. Khối hiển thị: hiển thị thông số ra màn hình. 2.2. Lựa chọn linh kiện 2.2.1. Arduino nano Mạch Arduino Nano có kich thước nhỏ gọn, có thiết kế và chuẩn chân giao tiếp tương đương với Arduino Nano chinh hãng, tuy nhiên mạch sử d ng chip nạp chương trình và giao tiếp UART giá rẻ để tiết kiệm chi phi. Arduino Nano là phiên bản nhỏ gọn của Arduino Uno R3 sử d ng MCU ATmega328P-AU dán, vì cùng MCU nên mọi tinh năng hay chương trình chạy trên Arduino Uno đều có thể sử d ng trên Arduino Nano, một ưu điểm của Arduino Nano 9 là vì sử d ng phiên bản IC dán nên sẽ có thêm 2 chân Analog A6, A7 so với Arduino Uno. Cổng kết nối với Arduino Nano Khác với Arduino Nano sử d ng cổng USB Type B, Nano lại sử d ng một cổng nhỏ hơn có tên là mini USB. Vì sử d ng cổng này nên kich thước board (về chiều cao) cũng giảm đi khá nhiều, ngoài ra bạn có thể lập trình thẳng trực tiếp cho Nano từ máy tinh - điều này tạo nhiều điện thuận lợi cho newbie. Hình 2.2. Arduino nano Arduino Nano Số chân analogI/O Cấu trúc Tốc đô ̣ xung Dòng tiêu th I/O Số chân DigitalI/O Bô ̣ nhớEEPROM Bô ̣ nhớFlash Điê ̣n áp ngõ vào Vi điều khiển Điê ̣n áp hoạt đô ̣ng Kich thước bo mạch Nguồn tiêu th Ngõ raPWM SRAM Cân nă ̣ng Thông số kỹ thuật 8 AVR 16 MHz 40mA 22 1 KB 32 KB of which 2 KB used by Bootloader (7-12) Volts ATmega328P 5V 18 x 45 mm 19mA 6 2KB 7 gms 10 Hình 2.3 Sơ đồ chân của Arduino Nano Hình 2.4 Chức năng các chân Arduino Nano 11 Chức năng của cac chânn Thứ tự chân Tên Pin Kiểu 1 D1 / TX I / O 2 D0 / RX I / O 3 4 5 6 7 8 9 RESET GND D2 D3 D4 D5 D6 D7 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 D8 D9 D10 D11 D12 D13 Chức năng Ngõ vào/ra số Chân TX-truyền dữ liê ̣u Ngõ vào/ra số Chân Rx-nhâ ̣n dữ liê ̣u Chân reset, hoạt đô ̣ng ở mức thấp Chân nối mass Ngõ vào/ra digital Ngõ vào/ra digital Ngõ vào/ra digital Ngõ vào/ra digital Ngõ vào/ra digital Ngõ vào/ra digital Đầu vào Nguồn I/O I/O I/O I/O I/O I/O Ngõ vào/ra digital I/O Ngõ vào/ra digital I/O Ngõ vào/ra digital I/O Ngõ vào/ra digital I/O Ngõ vào/ra digital I/O Ngõ vào/ra digital I/O 3V3 Đầu ra Đầu ra 3.3V (từ FTDI) AREF Đầu vào Tham chiếu ADC A0 A1 Kênh đầu vào tương tự kênh 0 Đầu vào Kênh đầu vào tương tự kênh 1 Đầu vào 12 Kênh đầu vào tương tự kênh 2 21 A2 Đầu vào 22 A3 Đầu vào 23 A4 Đầu vào 24 A5 Đầu vào 25 A6 Đầu vào 26 A7 Đầu vào + 5V Đầu ra hoặc đầu vào 27 28 29 30 Kênh đầu vào tương tự kênh 3 Kênh đầu vào tương tự kênh 4 Kênh đầu vào tương tự kênh 5 Kênh đầu vào tương tự kênh 6 Kênh đầu vào tương tự kênh 7 + Đầu ra 5V (từ bộ điều chỉnh Onboard) hoặc + 5V (đầu vào từ nguồn điện bên ngoài) Chân đă ̣t lại, hoạt đô ̣ng ở mức thấp Chân nối mass Chân nối với nguồn vào RESET Đầu vào GND Nguồn VIN Nguồn Chân ICSP Tên pin Arduino Nano ICSP Kiểu Chức năng MISO Đầu vào hoặc đầu ra Master In Slave Out Vcc Đầu ra Cấp nguồn SCK Đầu ra Tạo xung cho MOSI Đầu ra hoặc đầu vào Master Out Slave In RST Đầu vào Đặt lại, Hoạt động ở mức thấp GND Nguồn Chân nối dất  Các chân: 1, 2, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 và 16 Như đã đề cập trước đó, Arduino Nano có 14 ngõ vào/ra digital. Các chân làm việc với điện áp tối đa là 5V. Mỗi chân có thể cung cấp hoặc nhận dòng điện 40mA và có điện trở kéo lên khoảng 20-50kΩ. Các chân có thể được sử d ng làm đầu vào hoặc đầu ra, sử d ng các hàm pinMode (), digitalWrite () và digitalRead (). Ngoài các chức năng đầu vào và đầu ra số, các chân này cũng có một số chức năng bổ sung. 13  Chân 1, 2: Chân nối tiếp Hai chân nhận RX và truyền TX này được sử d ng để truyền dữ liệu nối tiếp TTL. Các chân RX và TX được kết nối với các chân tương ứng của chip nối tiếp USB tới TTL.  Chân 6, 8, 9, 12, 13 và 14: Chân PWM Mỗi chân số này cung cấp tin hiệu điều chế độ rộng xung 8 bit. Tin hiệu PWM có thể được tạo ra bằng cách sử d ng hàm analogWrite ().  Chân 5, 6: Ngắt Khi chúng ta cần cung cấp một ngắt ngoài cho bộ xử lý hoặc bộ điều khiển khác, chúng ta có thể sử d ng các chân này. Các chân này có thể được sử d ng để cho phép ngắt INT0 và INT1 tương ứng bằng cách sử d ng hàm attachInterrupt (). Các chân có thể được sử d ng để kich hoạt ba loại ngắt như ngắt trên giá trị thấp, tăng hoặc giảm mức ngắt và thay đổi giá trị ngắt.  Chân 13, 14, 15 và 16: Giao tiếp SPI Khi bạn không muốn dữ liệu được truyền đi không đồng bộ, bạn có thể sử d ng các chân ngoại vi nối tiếp này. Các chân này hỗ trợ giao tiếp đồng bộ với SCK. Mặc dù phần cứng có tinh năng này nhưng phần mềm Arduino lại không có. Vì vậy, bạn phải sử d ng thư viện SPI để sử d ng tinh năng này.  Chân 16: Led Khi bạn sử d ng chân 16, đen led trên bo mạch sẽ sáng.  Chân 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25 và 26 : Ngõ vào/ra tương tự Như đã đề cập trước đó UNO có 6 chân đầu vào tương tự nhưng Arduino Nano có 8 đầu vào tương tự (19 đến 26), được đánh dấu A0 đến A7. Điều này có nghĩa là bạn có thể kết nối 8 kênh đầu vào tương tự để xử lý. Mỗi chân tương tự này có một ADC có độ phân giải 1024 bit (do đó nó sẽ cho giá trị 1024). Theo mặc định, các chân được đo từ mặt đất đến 5V. Nếu bạn muốn điện áp tham chiếu là 0V đến 3.3V, có thể nối với nguồn 3.3V cho chân AREF (pin thứ 18) bằng cách sử d ng chức năng analogReference (). Tương tự như các chân digital trong Nano, các chân analog cũng có một số chức năng khác.  Chân 23, 24 như A4 và A5: chuẩn giao tiếp I2C Khi giao tiếp SPI cũng có những nhược điểm của nó như cần 4 chân và giới hạn trong một thiết bị. Đối với truyền thông đường dài, cần sử d ng giao thức I2C. I2C hỗ trợ 14 chỉ với hai dây. Một cho xung (SCL) và một cho dữ liệu (SDA). Để sử d ng tinh năng I2C này, chúng ta cần phải nhập một thư viện có tên là Thư viện Wire.  Chân 18: AREF Điện áp tham chiếu cho đầu vào dùng cho việc chuyển đổi ADC.  Chân 28 : RESET Đây là chân reset mạch khi chúng ta nhấn nút rên bo. Thường được sử d ng để được kết nối với thiết bị chuyển mạch để sử d ng làm nút reset. ICSP Hình 2.5 Sơ đồ chân ICSP của Arduino Nano ICSP là viết tắt của In Circuit Serial Programming , đại diện cho một trong những phương pháp có sẵn để lập trình bảng Arduino. Thông thường, một chương trình bộ nạp khởi động Arduino được sử d ng để lập trình một bảng Arduino, nhưng nếu bộ nạp khởi động bị thiếu hoặc bị hỏng, ICSP có thể được sử d ng thay thế. ICSP có thể được sử d ng để khôi ph c bộ nạp khởi động bị thiếu hoặc bị hỏng. Mỗi chân ICSP thường được kết nối với một chân Arduino khác có cùng tên hoặc chức năng. Vi d : MISO của Nano nối với MISO / D12 (Pin 15). Lưu ý, các chân MISO, MOSI và SCK được ghép lại với nhau tạo nên hầu hết giao diện SPI. Chúng ta có thể sử dụng Arduino để lập trình Arduino khác bằng ICSP này. Arduino là ISP ATMega328 15 Vcc/5V GND MOSI/D11 MISO/D12 SCK/D13 D10 Vcc GND D11 D12 D13 Reset 2.2.2. Màn hình Oled Màn hình Oled 0.95 inch để hiển thị thông số đo được ra ngoài màn hình. OLED (Organic Light Emitting Diode) là một diode phát sáng (LED), trong đó lớp phát ra ánh sáng được làm bằng hợp chất hữu cơ. Một màn hình OLED không yêu cầu đen nền, do đó nó làm giảm điện năng tiêu th cũng như hiển thị màu đen tốt hơn và không giống như màn hình LCD. Một trong những lợi thế của màn hình OLED là màu sắc sống động, góc nhìn rộng hơn, cải thiện độ sáng và hiệu quả năng lượng tốt hơn Hình 2.6. Màn hình Oled. 16  Tính năng: Kich thước: 0.95 inch Độ phân giải: 96 * 64 Ổ IC: SSD1331 Màu: 65536 màu Giao diện: Giao diện SPI PIN SỐ: 7Pin Điện áp: 3.3V - 5V  Mô tả chân cắm : GND: Nguồn nối đất VCC: 2.8 - Nguồn điện 5,5V D0: Đồng hồ CLK D1: Dữ liệu MOSI RST: Đặt lại DC: Dữ liệu / lệnh CS: Tin hiệu chọn chip ER-OLEDM0.95-2C-SPI là bảng điều khiển màn hình OLED đồ họa được gắn với bảng đột phá, được làm bằng các pixel OLED đầy đủ màu sắc riêng lẻ 96x64, đường chéo chỉ 0,95 inch. Bộ điều khiển ic SSD1331, giao tiếp thông qua giao diện nối tiếp SPI 4 dây, 3.3 Nguồn điện V góc nhìn cực rộng và nhiệt độ hoạt động cực tốt. Đó là kết nối tiêu đề pin theo mặc định. Nó dễ dàng được điều khiển bởi MCU như 8051, PIC, AVR, ARDUINO, ARM và Raspberry Pi. Nó có thể được sử d ng trong bất kỳ hệ thống nhúng, thiết bị công nghiệp, bảo mật, y tế và thiết bị cầm tay nào. 2.2.3. Giao tiếp SPI SPI (Serial Peripheral Bus) là một chuẩn truyền thông nối tiếp tốc độ cao do hãng Motorola đề xuất. Đây là kiểu truyền thông Master-Slave, trong đó có 1 chip Master điều phối quá trình tuyền thông và các chip Slaves được điều khiển bởi Master vì thế truyền thông chỉ xảy ra giữa Master và Slave. SPI là một cách truyền song công (full duplex) nghĩa là tại cùng một thời điểm quá trình truyền và nhận có thể xảy ra đồng thời. SPI đôi khi được gọi là chuẩn truyền thông “4 dây” vì có 4 đường giao tiếp trong chuẩn này đó là SCK (Serial Clock), MISO (Master Input Slave Output), MOSI 17 (Master Ouput Slave Input) và SS (Slave Select). Hình 1 thể hiện một kết SPI giữa một chip Master và 3 chip Slave thông qua 4 đường. SCK: Xung giữ nhịp cho giao tiếp SPI, vì SPI là chuẩn truyền đồng bộ nên cần 1 đường giữ nhịp, mỗi nhịp trên chân SCK báo 1 bit dữ liệu đến hoặc đi. Đây là điểm khác biệt với truyền thông không đồng bộ mà chúng ta đã biết trong chuẩn UART. Sự tồn tại của chân SCK giúp quá trình truyền it bị lỗi và vì thế tốc độ truyền của SPI có thể đạt rất cao. Xung nhịp chỉ được tạo ra bởi chip Master. MISO – Master Input / Slave Output: nếu là chip Master thì đây là đường Input còn nếu là chip Slave thì MISO lại là Output. MISO của Master và các Slaves được nối trực tiếp với nhau. MOSI – Master Output / Slave Input: nếu là chip Master thì đây là đường Output còn nếu là chip Slave thì MOSI là Input. MOSI của Master và các Slaves được nối trực tiếp với nhau. SS – Slave Select: SS là đường chọn Slave cần giap tiếp, trên các chip Slave đường SS sẽ ở mức cao khi không làm việc. Nếu chip Master kéo đường SS của một Slave nào đó xuống mức thấp thì việc giao tiếp sẽ xảy ra giữa Master và Slave đó. Chỉ có 1 đường SS trên mỗi Slave nhưng có thể có nhiều đường điều khiển SS trên Master, tùy thuộc vào thiết kế của người dùng. Hình 2.7. Giao diện SPI. 18 Đôi khi chuẩn SPI được sử d ng chỉ để ghi dữ liệu từ Master ra Slaver thì chân MISO sẽ không được dùng. Cơ chế hoạt động: Mỗi chip Master hay Slave có một thanh ghi dữ liệu 8 bits. Cứ mỗi xung nhịp do Master tạo ra trên đường giữ nhịp SCK, một bit trong thanh ghi dữ liệu của Master được truyền qua Slave trên đường MOSI, đồng thời một bit trong thanh ghi dữ liệu của chip Slave cũng được truyền qua Master trên đường MISO. Do 2 gói dữ liệu trên 2 chip được gởi qua lại đồng thời nên quá trình truyền dữ liệu này được gọi là “song công”. Hình 2 mô tả quá trình truyền 1 gói dữ liệu thực hiện bởi module SPI trong AVR, bên trái là chip Master và bên phải là Slave. Hình 2.8. Quá trình truyền dữ liệu. Các chế độ hoạt động - Cực của xung giữ nhịp (Clock Polarity): được gọi tắt là CPOL là khái niệm dùng chỉ trạng thái của chân SCK ở trạng thái nghỉ. Ở trạng thái nghỉ (Idle), chân SCK có thể được giữ ở mức cao (CPOL=1) hoặc thấp (CPOL=0). - Phase (CPHA): dùng để chỉ cách mà dữ liệu được lấy mâu (sample) theo xung giữ nhịp. Dữ liệu có thể được lấy mâu ở cạnh lên của SCK (CPHA=0) hoặc cạnh xuống (CPHA=1). Sự kết hợp của SPOL và CPHA làm nên 4 chế độ hoạt động của SPI. Nhìn chung việc chọn 1 trong 4 chế độ này không ảnh hưởng đến chất lượng truyền thông mà chỉ cốt sao cho có sự tương thich giữa Master và Slave. Khi giao tiếp vi điều khiển giữa các ic khác các bạn phải chú ý xem ic đó hoạt động ở chế độ nào mà cấu hình vi điều khiển cho phù hợp 19 Hình 2.9. Các chế độ hoạt động của SPI. 2.2.4. Cảm biến AMG8833 Hình 2.6.Cảm biến AMG8833. Cảm biến AMG8833 là một mảng 8x8 cảm biến nhiệt IR. Bộ phận này sẽ đo nhiệt độ trong khoảng từ 0 ° C đến 80 ° C (32 ° F đến 176 ° F) với độ chinh xác + - 2,5 ° C (4,5 ° F). Với tốc độ khung hình tối đa 10Hz, nó hoàn hảo để tạo máy dò người hoặc máy ảnh nhiệt mini. Khi được kết nối với bộ vi điều khiển của bạn (hoặc raspberry Pi), nó sẽ trả về một mảng 64 các chỉ số nhiệt độ hồng ngoại riêng lẻ trên I2C. Nó giống như những máy ảnh nhiệt lạ mắt, nhưng nhỏ gọn và đơn giản đủ để dễ 20