Download luận văn thạc sĩ ngành kĩ thuật với đề tài: Xây dựng hệ thống gạt nước mưa tự động ứng dụng trên ô tô, cho các bạn làm luận văn tham khảo

1. 1
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn và chỉ bảo tận tình của thầy
giáo Ths.Trần Trung Dũng. Trong suốt quá trình thực hiện đồ án đã dành rất nhiều
thời gian và tâm huyết để định hướng cũng như góp ý cho em để em có thể hoàn thành
đồ án tốt nghiệp này một cách tốt nhất.
Em cũng xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của ban giám hiệu nhà trường Đại
học Công nghệ Thông tin và Truyền thông - Thái Nguyên, cũng như toàn thể các thầy
cô giáo trong Khoa Công nghệ Tự động hóa và bạn bè trong những năm học vừa qua
đã giúp đỡ em trong thời gian học tập tại trường. Với sự giúp đỡ nhiệt tình đó đã giúp
em có một nền tảng kiến thức và chuyên môn để em có thể hoàn thành bản đồ án lần
này cũng như công việc của em trong tương lai.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng hoàn thiện đồ án bằng tất cả sự nhiệt tình và năng
lực của bản thân, tuy nhiên không thể tránh khỏi những thiếu sót rất mong nhận được
những đóng góp quý báu của quý thầy cô và các bạn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Thái nguyên, tháng 5 năm 2017
Sinh viên
Ngô Văn Hảo

2. 2
LỜI CAM ĐOAN
Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp đúng thời gian quy định và đáp ứng được yêu cầu
đặt ra bản thân em cố gắng tìm hiểu và nghiên cứu, học tập và làm việc trong suốt thời
gian làm đồ án. Em đã tham khảo một số tài liệu, bảng biểu để phục vụ cho việc phân
tích tìm hiểu, đánh giá, tất cả được nêu trong phần “Tài liệu tham khảo”. Nội dung đề
tài hoàn toàn không sao chép từ các đề tài khác, không vi phạm bản quyền tác giả.
Toàn bộ đồ án là do bản thân em nghiên cứu và xây dựng nên dưới sự hướng dẫn
của thầy giáo Trần Trung Dũng. Nội dung lý thuyết trong đồ án có sự tham khảo và sử
dụng của một số tài liệu, thông tin được đăng tải trên các tác phẩm, tạp chí và các
trang web theo danh mục tài liệu của đồ án.
Em xin cam đoan những lời trên là hoàn toàn đúng sự thật, nếu có thông tin sai
lệch em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước hội đồng.
Thái nguyên, tháng 5 năm 2017
Sinh viên
Ngô Văn Hảo

3. 3
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................1
LỜI CAM ĐOAN........................................................................................................2
DANH MỤC HÌNH ẢNH ...........................................................................................5
MỞ ĐẦU.....................................................................................................................7
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT.............................................................................8
1.1. Tổng quan về hệ thống gạt nước trên ô tô ..........................................................8
1.1.1. Đôi nét về chiếc gạt nước đầu tiên trên xe hơi .............................................8
1.1.2. Nhiệm vụ, phân loại và yêu cầu của hệ thống gạt nước................................9
1.1.3. Cấu tạo của hệ thống gạt nước...................................................................10
1.1.4. Nguyên lý hoạt động .................................................................................16
1.2. Tổng quan về board Arduino ...........................................................................17
1.2.1. Khái niệm và lịch sử ra đời của Arduino....................................................17
1.2.2. Các ứng dụng nổi bật của bo mạch Arduino ..............................................18
1.2.3. Khả năng của bo mạch Arduino.................................................................20
1.2.4. Môi trường lập trình bo mạch Arduino ......................................................22
1.2.5. Các loại bo mạch Arduino .........................................................................22
1.2.6. Các dòng Arduino thông dụng và các module hỗ trợ .................................22
1.3. Phần mềm Arduino IDE ..................................................................................24
1.3.1. Tổng quan về Arduino IDE .......................................................................25
1.3.2. Các hàm vào ra số (Digital I/O).................................................................32
1.3.3. Các hàm vào ra tương tự (Analog I/O).......................................................34
CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG GẠT NƯỚC MƯA TỰ ĐỘNG 36
2.1. Đặt vấn đề .......................................................................................................36
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu................................................................................36
2.1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước và nước ngoài........................................36
2.1.3. Những vấn đề còn tồn lại...........................................................................37
2.2. Ý tưởng thiết kế...............................................................................................37
2.3. Yêu cầu thiết kế...............................................................................................38
2.4. Giải pháp thiết kế.............................................................................................39
2.4.1. Mục tiêu....................................................................................................39

4. 4
2.4.2. Giải pháp nghiên cứu, thiết kế ...................................................................39
2.5. Phân tích và lựa chọn linh kiện sử dụng...........................................................39
2.5.1. Lựa chọn linh kiện.....................................................................................39
2.5.2. Các linh kiện chính được sử dụng trong mạch ...........................................45
CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG HỆ THỐNG GẠT NƯỚC MƯA TỰ ĐỘNG .................56
3.1. Xây dựng sơ đồ khối của hệ thống gạt nước mưa tự động................................56
3.2. Sơ đồ nguyên lý..............................................................................................57
3.3. Nguyên lý hoạt động chung của hệ thống gạt nước tự động ............................57
3.4. Kết nối các khối chức năng trong hệ thống ......................................................58
3.4.1. Kết nối động cơ Servo với Arduino ...........................................................58
3.4.2. Kết nối cảm biến mưa với Arduino............................................................60
3.5. Xây dựng lưu đồ thuật toán cho hệ thống gạt nước mưa tự động......................61
3.6. Kết quả đạt được..............................................................................................61
3.6.1. Kết quả đạt được về mặt lý thuyết .............................................................61
3.6.2. Kết quả đạt được về thực nghiệm ..............................................................62
3.6.3. Đánh giá thực nghiệm................................................................................63
3.7. Ứng dụng hệ thống gạt nước mưa tự động trên ô tô .........................................64
3.7.1. Sơ đồ khối hệ thống gạt nước tự động ứng dụng trên ô tô..........................65
3.7.2. Sơ đồ mạch điện của hệ thống gạt nước tự động ứng dụng trên ô tô ..........68
3.8. Hướng phát triển của đề tài..............................................................................69
KẾT LUẬN...............................................................................................................71
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................72
PHỤ LỤC..................................................................................................................73

5. 5
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Bà Mary Anderson (1866-1953) Người phát minh ra chiếc gạt nước đầu tiên [5].8
Hình 1.2. Mô hình tổng thể hệ thống gạt nước trên ô tô [5]........................................10
Hình 1.3. Các bộ phận và cách bố trí của hệ thống gạt nước trên ô tô [5]...................10
Hình 1.4. Hình ảnh cần gạt nước trên ô tô [5] ............................................................11
Hình 1.5. Cấu tạo cần gạt nước [5].............................................................................11
Hình 1.6. Cơ cấu truyền động của cần gạt nước [5]....................................................12
Hình 1.7. Gạt nước che một nửa và che hoàn toàn. [5]...............................................13
Hình 1.8. Một số cách bố trí của lưỡi gạt [5].............................................................13
Hình 1.9. Công tắc gạt nước [5].................................................................................14
Hình 1.10. Cấu tạo motor gạt nước và cấu tạo cuộn dây của motor [5] ......................15
Hình 1.11. Hoạt động của công tắc dạng cam [5].......................................................16
Hình 1.12. Hình ảnh Arduino [5] ...............................................................................17
Hình 1.13. Mô hình thủy canh ứng dụng arduino [5]..................................................18
Hình 1.14. Máy in 3D Makerbot điều khiển bằng Arduino Mega2560 [5] .................18
Hình 1.15. Robot di động tránh vật cản dùng Arduino nano và camera CMUCam [5]19
Hình 1.16. Một thiết bị UAV [5]................................................................................19
Hình 1.17. Arduino với một số modul hỗ trợ [5]........................................................22
Hình 1.18. Một vài thành viên trong đại gia đình Arduino [5]....................................23
Hình 1.19. Hình ảnh giao diện của phần mềm Arduino..............................................25
Hình 1.20. Hình ảnh vùng thông báo của phần mềm arduino. ....................................26
Hình 1.21. IDE Menu ................................................................................................26
Hình 1.22. File menu. ...............................................................................................26
Hình 1.23 . Click Examples. ......................................................................................27
Hình 1.24. Edit menu.................................................................................................27
Hình 1.25. Sketch menu.............................................................................................28
Hình 1.26. Tool menu................................................................................................28
Hình 1.27. Chọn Board..............................................................................................29
Hình 1.28 . Sơ đồ thể hiện quy trình làm việc của các hàm setup() và loop(). ............30
Hình 2.1. Hình ảnh của sản phẩm gạt nước tự động trên thị trường [5] ......................37
Hình 2.2. Bố trí hệ thống cảm biến tự động trên xe [5] ..............................................37

6. 6
Hình 2.3. Động cơ một chiều DC [5] .........................................................................42
Hình 2.4. Hình ảnh động cơ Servo [5].......................................................................43
Hình 2.5. Hình ảnh của động cơ bước [5] ..................................................................44
Hình 2.6. Arduino Uno [5].........................................................................................46
Hình 2.7. Vi điều khiển trên Arduino [5] ...................................................................47
Hình 2.8. Hình ảnh bộ cảm biến mưa [5] ...................................................................49
Hình 2.9. Các bộ phận của cảm biến mưa [5].............................................................50
Hình 2.10. Sơ đồ nguyên lý của cảm biến mưa. .........................................................50
Hình 2.11. Kết nối ứng dụng chân Digital của cảm biến mưa [5]...............................52
Hình 2.12. Hình ảnh động cơ Servo [5]......................................................................52
Hình 2.13. Hình ảnh cấu tạo của động cơ Servo [5] ...................................................54
Hình 2.14. Điều khiển vị trí của trục ra của động cơ bằng cách điều chế độ rộng xung.......55
Hình 3.1. Sơ đồ khối của hệ thống gạt nước mưa tự động..........................................56
Hình 3.2. Sơ đồ nguyên lý của mạch gạt nước tự động. .............................................57
Hình 3.3. Sơ đồ kết nối giữa động cơ và Arduino. .....................................................59
Hình 3.4. Mô hình thực tế sau khi kết nối động cơ và Arduino. .................................59
Hình 3.5. Kết nối khối cảm biến và khối so sánh của bộ cảm biến mưa. ....................60
Hình 3.6. Mô hình thực tế sau khi kết nối cảm biến mưa và Arduino.........................60
Hình 3.7. Lưu đồ thuật toán hệ thống gạt nước tự động. ............................................61
Hình 3.8. Mạch kết nối sau khi hoàn chỉnh. ...............................................................62
Hình 3.9. Mô hình gạt nước mưa tự động. .................................................................63
Hình 3.10. Sơ đồ khối hệ thống gạt nước tự động ứng dụng trên ô tô.........................65
Hình 3.11. Hình ảnh nguyên tắc thu phát của cảm biến phản xạ hồng ngoại [5].........66
Hình 3.12. Hình ảnh động cơ gạt nước trên thực tế [5]..............................................67
Hình 3.13. Sơ đồ mạch điện của hệ thống gạt nước mưa tự động ứng dụng trên ô tô. 68

7. 7
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Ngành ô tô thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng đang phát triển mạnh mẽ
với việc ứng dụng ngày càng nhiều những thành tựu công nghệ thông tin vào sản xuất
và lắp đặt các linh kiện ô tô. Hiện nay thì vấn đề trang bị trên ô tô là tiêu chí chính để
đánh giá một chiếc xe hơi cao cấp. Hệ thống gạt mưa – rửa kính của ô tô là một bộ
phận không thể thiếu khi xe vận hành trên đường, nhằm đảm bảo tính an toàn cho
người và phương tiện khi tham gia giao thông.
Xuất phát từ tình hình thực tế trên thế giới, bộ điều khiển gạt nước tự động đã
được nghiên cứu và phát triển khá thành công ở nước ngoài, và được trang bị trên một
số hãng xe lớn như BMW, Mercedes… Tuy nhiên căn cứ vào tình hình trong nước thì
đa số người dân có thu nhập trung bình nên phần lớn người dân chưa có cơ hội sở hữu
cho mình những chiếc xe cao cấp được trang bị hệ thống gạt nước và rửa kính tự động
mà các hệ thống gạt nước mưa đa số vẫn làm việc trên nguyên tắc chuyển đổi bằng
tay. Điều này đôi lúc gây bất lợi cho người lái xe, đó là luôn mất thời gian bật công tắc
gạt nước trong khi lái xe trong điều kiện thời tiết xấu (mưa, bão…), điều này gây mất
tập trung và ảnh hưởng đến việc lái xe an toàn.
Mặt khác để mở rộng tầm hiểu biết, vận dụng những gì đã học vào thực tế và để
thuận tiện hơn cho người lái xe em đã có ý tưởng xây dựng một hệ thống gạt nước tự
động thay vì phải điều chỉnh bằng tay trên các xe chưa được trang bị chức năng tự
động. Hệ thống sẽ tự động chuyển sang ON khi phát hiện có mưa và dừng lại khi trời
hết mưa.
Xuất phát từ những lý do trên em đã lựa chọn đề tài: “Xây dựng hệ thống gạt
nước mưa tự động ứng dụng trên ô tô” để tìm hiểu, nghiên cứu và định hướng phát
triển ứng dụng trong tương lai.
2. Mục tiêu của đề tài
Nhằm nâng cao kiến thức chuyên môn và vận dụng được những gì đã học được
trên trường vào thực tiễn cụ thể là mong muốn được ứng dụng điện tử vào trang bị
những tiện nghi trên ô tô, ngoài ra em cũng mong muốn được hiểu biết hơn về hệ
thống gạt nước trên ô tô.

8. 8
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.1. Tổng quan về hệ thống gạt nước trên ô tô
Gạt nước là bộ phận nhỏ nhưng lại hết sức quan trọng đối với xe hơi. Nó có
nhiệm vụ loại bỏ nước và bụi bẩn ra khỏi kính chắn gió, giúp người lái có một tầm
nhìn tốt hơn khi điều khiển xe. Ngày nay, gạt nước được xem như một tiêu chuẩn
không chỉ trên trên tất cả những chiếc xe hơi mà còn được trang bị cho xe lửa, tàu biển
và cả máy bay nữa.
Một hệ thống cần gạt nước mưa cảm biến tự động, có thể phát hiện mưa trên
kính chắn gió để bật cần gạt nước ô tô một cách phù hợp. Khi hệ thống làm việc sẽ
giảm thiểu thời gian người lái xe phải rời tay ra khỏi tay lái. Hệ thống này phát hiện
những giọt mưa trên kính chắn gió, tự động bật và điều chỉnh hệ thống gạt nước tương
ứng với mức độ mưa.
1.1.1. Đôi nét về chiếc gạt nước đầu tiên trên xe hơi
Hình 1.1. Bà Mary Anderson (1866-1953) Người phát minh ra chiếc gạt nước đầu tiên
[5]
Cần gạt nước ra đời lần đầu tiên vào năm 1903 được phát minh bởi một người
phụ nữ mang tên Mary Anderson ở NewYork. Phát minh của bà đã giúp cho tất cả các
tài xế không phải mất thời gian để dừng lại lau kính chắn gió và bảo vệ sự an toàn của
tài xế khi phải lái xe dưới mưa. Sau nhiều nỗ lực thì đến năm 1905 bà đã nhận được
bằng sáng chế của Mỹ. Cơ cấu hoạt động của thiết bị này rất đơn giản là dùng hai
chiếc cần gắn vào thân xe và tiếp xúc với kính bằng lưỡi cao su, khi cần người lái xe
quay tay nắm đạt trong cabin qua cơ cấu truyền động, hai chiếc cần gạt nước sẽ

9. 9
chuyển động lên xuống để gạt tuyết và hơi nước, tạo tầm nhìn cho người lái. Tuy
nhiên phát minh này của bà không được hãng xe nào hưởng ứng. Mãi đến năm 1911,
tức là 11 năm sau, cần gạt nước mới trở thành thiết bị tiêu chuẩn trên các ôtô của Mỹ.
Kể từ đó, bộ gạt nước liên tục được các thế hệ nhà phát minh tiếp theo cải tiến, bổ
sung chức năng để cho đến ngày hôm nay, trở thành công cụ quan trọng và tiện lợi
trên tất cả những chiếc xe hơi. [5]
Hệ thống cảm biến mưa hiện tại sử dụng một bộ cảm biến quang học để phát
hiện sự hiện diện của nước trên kính chắn gió và chuyển tiếp dữ liệu điều khiển cần
gạt tới mô-đun điều khiển chính của xe (BCM). Nhưng các cảm biến mưa quang học
chỉ cung cấp một diện tích cảm biến nhỏ, dễ dẫn đến các lỗi chủ động và quá đắt đỏ để
được thêm vào như là thiết bị tiêu chuẩn trong hầu hết các loại xe.
1.1.2. Nhiệm vụ, phân loại và yêu cầu của hệ thống gạt nước
1.1.2.1. Nhiệm vụ
Hệ thống gạt nước trên ô tô là một hệ thống đảm bảo cho người lái nhìn được rõ
ràng bằng cách gạt nước mưa trên kính trước và kính sau khi trời mưa.
Hệ thống có thể làm sạch bụi bẩn trên kính chắn gió phía trước nhờ thiết bị rửa
kính. Vì vậy đây là thiết bị cần thiết cho sự an toàn của xe khi tham gia giao thông.
1.1.2.2. Phân loại
- Motor gạt mưa được truyền động từ động cơ ô tô.
- Motor gạt mưa chạy bằng khí nén.
- Motor gạt mưa được truyền từ động cơ điện (hiện nay tất cả các xe ô tô đều sử
dụng loại này).
1.1.2.3. Yêu cầu
Hệ thống gạt nước và rửa kính là một hệ thống đảm bảo cho người lái nhìn
được rõ ràng bằng cách gạt nước mưa trên kính trước và kính sau khi trời mưa. Hệ
thống có thể làm sạch bụi bẩn trên kính chắn gió phía trước nhờ thiết bị rửa kính. Vì
vậy đây là thiết bị cần thiết cho sự an toàn của xe khi chạy. Gần đây một số kiểu xe có
thể thay đổi tốc độ gạt nước theo tốc độ xe và tự động gạt nước khi trời mưa.
Hệ thống gạt mưa trên ô tô phải hoạt động nhẹ nhàng, linh hoạt, ổn định và phù
hợp với từng điều kiện trời mưa (mưa to hoặc mưa nhỏ).

10. 10
1.1.3. Cấu tạo của hệ thống gạt nước
1.1.3.1. Cấu tạo chung
Hình 1.2. Mô hình tổng thể hệ thống gạt nước trên ô tô [5]
Hình 1.3. Các bộ phận và cách bố trí của hệ thống gạt nước trên ô tô [5]
Hệ thống gạt nước và rửa kính trên ô tô bao gồm các bộ phận sau:
1. Cần gạt nước phía trước/Lưỡi gạt nước phía trước
2. Motor và cơ cấu dẫn động gạt nước phía trước
3. Vòi phun của bộ rửa kính trước
4. Bình chứa nước rửa kính (có motor rửa kính)
5. Công tắc gạt nước và rửa kính (Có relay điều khiển gạt nước gián đoạn)
6. Cần gạt nước phía sau/lưỡi gạt nước phía sau
7. Motor gạt nước phía sau

11. 11
8. Relay điều khiển bộ gạt nước phía sau
9. Bộ điều khiển gạt nước (ECU J/B phía hành khách)
10. Cảm biến nước mưa
1.1.3.2. Cần gạt nước/thanh gạt nước
Hình 1.4. Hình ảnh cần gạt nước trên ô tô [5]
Cấu trúc của cần gạt nước là một lưỡi cao su được lắp vào thanh kim loại gọi là
thanh gạt nước. Gạt nước được dịch chuyển tuần hoàn nhờ cần gạt.
Hình 1.5. Cấu tạo cần gạt nước [5]
Ta có thể hình dung lưỡi gạt tương tự như những cái chổi cao su dài. Bề mặt
tiếp xúc giữa lưỡi gạt và mặt kính chắn gió được phủ lên một lớp cao su mỏng. Vì lưỡi
gạt nước được ép vào kính trước bằng lò xo nên gạt nước có thể gạt được nước mưa
nhờ dịch chuyển thanh gạt nước. Chuyển động tuần hoàn của gạt nước được tạo ra bởi
motor và cơ cấu dẫn động. Vì lưỡi cao su lắp vào thanh gạt nước bị mòn do sử dụng và
do ánh sáng mặt trời và nhiệt độ môi trường v.v… nên phải thay thế phần lưỡi cao su

12. 12
này một cách định kỳ.
Hình 1.6. Cơ cấu truyền động của cần gạt nước [5]
Gạt nước được che một nửa và gạt nước che hoàn toàn:
Gạt nước thông thường có thể nhìn thấy từ phía trước của xe. Tuy nhiên để đảm
bảo tính khí động học, bề mặt lắp ghép phẳng và tầm nhìn rộng nên những gạt nước
gần đây được che đi dưới nắp ca pô. Gạt nước có thể nhìn thấy một phần gọi là gạt
nước che một nửa, gạt nước không nhìn thấy được gọi là gạt nước che hoàn toàn.
Với gạt nước che hoàn toàn nếu nó bị phủ băng tuyết hoặc ở trong các điều kiện
khác, thì gạt nước không thể dịch chuyển được. Nếu cố tình làm sạch tuyết bằng cách
cho hệ thống gạt nước hoạt động cưỡng bức có thể làm hỏng motor gạt nước. Để ngăn
ngừa hiện tượng này, phần lớn các mẫu xe có cấu trúc chuyển chế độ gạt nước che
hoàn toàn sang chế độ gạt nước che một phần bằng tay. Sau khi bật sang gạt nước che
một nửa, cần gạt nước có thể đóng trở lại bằng cách dịch chuyển nó theo hướng mũi
tên được chỉ ra trên hình vẽ.

13. 13
Hình 1.7. Gạt nước che một nửa và che hoàn toàn. [5]
Một số cách bố trí lưỡi gạt nước thường gặp:
Hình 1.8. Một số cách bố trí của lưỡi gạt [5]
Phần lớn các mẫu xe hơi sẽ có hai lưỡi gạt. Khi hoạt động, hai lưỡi gạt sẽ cùng
nhau di chuyển để làm sạch bề mặt kính. Thật ra, hai lưỡi gạt được đặt tại hai điểm
lệch về một bên của kính chắn gió (như hình minh họa). Cách sắp xếp này gọi là gạt
nước theo kiểu tăng đem (tandem systems). Đây là kiểu được sử dụng rất phổ biến do
có thể vệ sinh được diện tích rộng trên kính chắn gió và tạo ra trường nhìn tốt nhất cho
người lái.
Ngoài ra còn có một số kiểu bố trí gạt nước khác như hai lưỡi đối diện nhau
lệch về hai bên kính, kiểu một lưỡi gạt,... Tuy nhiên, các cơ cấu này có cấu trúc phức
tạp nhưng lại làm việc kém hiệu quả hơn.
1.1.3.3. Công tắc gạt nước và Relay điều khiển gạt nước gián đoạn
Công tắc gạt nước
Công tắc gạt nước được bố trí trên trục trụ lái, đó là vị trí mà người lái có thể
điều khiển bất kỳ lúc nào khi cần. Công tắc gạt nước có các vị trí OFF (dừng), LO (tốc
độ thấp) và HI (tốc độ cao) và các vị trí khác để điều khiển chuyển động của nó. Một

14. 14
số xe có vị trí MIST (gạt nước chỉ hoạt động khi công tắc gạt nước ở vị trí MIST
(sương mù), vị trí INT (gạt nước hoạt động ở chế độ gián đoạn trong một khoảng thời
gian nhất định) và một công tắc thay đổi để điều chỉnh khoảng thời gian gạt nước.
Trong nhiều trường hợp công tắc gạt nước được kết hợp với công tắc điều khiển đèn.
Vì vậy, đôi khi người ta gọi là công tắc tổ hợp.
Ở những xe có trang bị gạt nước cho kính sau, thì công tắc gạt nước sau cũng
nằm ở công tắc gạt nước và được bật về giữa các vị trí ON và OFF. Một số xe có vị trí
INT cho gạt nước kính sau. Ở những kiểu xe gần đây, ECU được đặt trong công tắc tổ
hợp cho MPX (hệ thống thông tin đa chiều).
Hình 1.9. Công tắc gạt nước [5]
Relay điều khiển gạt nước gián đoạn
Relay này kích hoạt các gạt nước hoạt động một cách gián đoạn. Phần lớn các
kiểu xe gần đây các công tắc gạt nước có relay này được sử dụng rộng rãi. Một relay
nhỏ và mạch transistor gồm có tụ điện và điện trở cấu tạo thành relay điều khiển gạt
nước gián đoạn. Dòng điện tới motor gạt nước được điều khiển bằng relay theo tín
hiệu được truyền từ công tắc gạt nước làm cho motor gạt nước chạy gián đoạn.
1.1.3.4. Motor gạt nước
Khái quát chung
Motor gạt nước là dạng động cơ điện một chiều kích từ bằng nam chậm vĩnh
cửu. Motor gạt nước gồm có motor và bộ truyền bánh răng để làm giảm tốc độ ra của
motor. Motor gạt nước có 3 chổi than tiếp điện: chổi tốc độ thấp, chổi tốc độ cao và
một chổi dùng chung (để tiếp mát). Một công tắc dạng cam được bố trí trong bánh
răng để gạt nước dừng ở vị trí cố định trong mọi thời điểm.

15. 15
Hình 1.10. Cấu tạo motor gạt nước và cấu tạo cuộn dây của motor [5]
Chuyển đổi tốc độ motor
Một sức điện động ngược được tạo ra trong cuộn dây phần ứng khi motor quay
để hạn chế tốc độ quay của motor.
- Hoạt động ở tốc độ thấp: Khi dòng điện đi vào cuộn dây phần ứng từ chổi
than tốc độ thấp, một sức điện động ngược lớn được tạo ra. Kết quả là motor quay với
vận tốc thấp.
- Hoạt động ở tốc độ cao: Khi dòng điện đi vào cuộn dây phần ứng từ chổi tiếp
điện tốc độ cao, một sức điện động ngược nhỏ được tạo ra. Kết quả là motor quay với
tốc độ cao.
Công tắc dạng cam
Cơ cấu gạt nước có chức năng dừng thanh gạt nước tại vị trí cố định. Do có
chức năng này thanh gạt nước luôn được đảm bảo dừng ở vị trí cuối cùng của kính
chắn gió khi tắt công tắc gạt nước. Công tắc dạng cam thực hiện chức năng này. Công
tắc này có đĩa cam xẻ rãnh chữ V và 3 điểm tiếp xúc. Khi công tắc gạt nước ở vị trí
LO/HI, điện áp ắc quy được đặt vào mạch điện và dòng điện đi vào motor gạt nước
qua công tắc gạt nước làm cho motor gạt nước quay.
Tuy nhiên ở thời điểm công tắc gạt nước OFF, nếu tiếp điểm P2 ở vị trí tiếp xúc
mà không phải ở vị trí rãnh thì điện áp của ắc quy vẫn được đặt vào mạch điện và dòng
điện đi vào motor gạt nước tới tiếp điểm P1 qua tiếp điểm P2 làm cho motor tiếp tục
quay. Sau đó bằng việc quay đĩa cam làm cho tiếp điểm P2 ở vị trí rãnh do đó dòng
điện không đi vào mạch điện và motor gạt nước bị dừng lại. Tuy nhiên, do quán tính

16. 16
của phần ứng motor không dừng lại ngay lập tức và tiếp tục quay một ít. Kết quả là
tiếp điểm P3 vượt qua điểm dẫn điện của đĩa cam.
Thực hiện đóng mạch như sau:
Hình 1.11. Hoạt động của công tắc dạng cam [5]
Phần ứng → Cực (+)1 của motor → công tắc gạt nước → cực S của motor gạt
nước → tiếp điểm P1 → P3 → phần ứng. Vì phần ứng tạo ra sức điện động ngược
trong mạch đóng này, nên quá trình hãm motor bằng điện được tạo ra và motor được
dừng lại tại điểm cố định.
1.1.4. Nguyên lý hoạt động
Gồm 2 chế độ: Bình thường và tự động.
Chế độ bình thường: Công tắc gạt ở vị trí OFF
Hệ thống gạt nước hoạt động theo các chế độ có sẵn (tùy theo xe). Bao gồm các
chế độ điều khiển motor gạt nước: HIGH, LOW và STOP dựa trên sự thay đổi vị trí
của cụm công tắc gạt nước.
Chế độ tự động: Công tắc gạt ở vị trí ON
Bộ vi xử lí dựa trên tín hiệu của cảm biến để điều khiển các chế độ của motor
gạt nước bao gồm các chế độ tương ứng sau:
Không mưa: STOP
Mưa nhỏ: LOW
Mưa lớn: HIGH

17. 17
1.2. Tổng quan về board Arduino
1.2.1. Khái niệm và lịch sử ra đời của Arduino
Hình 1.12. Hình ảnh Arduino [5]
Arduino board là một bo mạch nguồn mở nhằm đưa tới cho người dùng một sản
phẩm dễ sử dụng, dễ kết nối và lập trình. Arduino board được thiết kế gồm một vi xử
lý dòng AVR (Arduino Due là dòng ARM), cổng USB, các chân analog input, digital
I/O … Ngôn ngữ lập trình cho Arduino dựa trên Wiring (ngôn ngữ Arduino) và được
viết trên phần mềm Arduino IDE.
Arduino thật ra là một bo mạch vi xử lý được dùng để lập trình tương tác với
các thiết bị phần cứng như cảm biến, động cơ, đèn hoặc các thiết bị khác. Đặc điểm
nổi bật của Arduino là môi trường phát triển ứng dụng cực kỳ dễ sử dụng, với một
ngôn ngữ lập trình có thể học một cách nhanh chóng ngay cả với người ít am hiểu về
điện tử và lập trình. Và điều làm nên hiện tượng Arduino chính là mức giá rất thấp và
tính chất nguồn mở từ phần cứng tới phần mềm. Chỉ với khoảng $30, người dùng đã
có thể sở hữu một bo Arduino có 20 ngõ I/O có thể tương tác và điều khiển nhiều thiết
bị.
Arduino ra đời tại thị trấn Ivrea thuộc nước Ý và được đặt theo tên một vị vua
vào thế kỷ thứ 9 là King Arduino. Arduino chính thức được đưa ra giới thiệu vào năm
2005 như là một công cụ khiêm tốn dành cho các sinh viên của giáo sư Massimo
Banzi, là một trong những người phát triển Arduino, tại trường Interaction Design
Instistute Ivrea (IDII). Mặc dù hầu như không được tiếp thị gì cả, tin tức về Arduino
vẫn lan truyền với tốc độ chóng mặt nhờ những lời truyền miệng tốt đẹp của những
người dùng đầu tiên. Hiện nay Arduino nổi tiếng tới nỗi có người tìm đến thị trấn Ivrea

18. 18
chỉ để tham quan nơi đã sản sinh ra Arduino.
1.2.2. Các ứng dụng nổi bật của bo mạch Arduino
Arduino được chọn làm bộ não xử lý của rất nhiều thiết bị từ đơn giản đến phức
tạp. Trong số đó có một vài ứng dụng thực sự chứng tỏ khả năng vượt trội của Arduino
do chúng có khả năng thực hiện nhiều nhiệm vụ rất phức tạp. Sau đây là một số ứng
dụng nổi bật của Arduino:
Ứng dụng trong hệ thống thủy canh
Hình 1.13. Mô hình thủy canh ứng dụng arduino [5]
Ứng dụng trong máy in 3D
Một cuộc cách mạng khác cũng đang âm thầm định hình nhờ vào Arduino, đó
là sự phát triển máy in 3D nguồn mở Reprap. Máy in 3D là công cụ giúp tạo ra các vật
thể thực trực tiếp từ các file CAD 3D. Công nghệ này hứa hẹn nhiều ứng dụng rất thú
vị trong đó có cách mạng hóa việc sản xuất cá nhân.
Hình 1.14. Máy in 3D Makerbot điều khiển bằng Arduino Mega2560 [5]

19. 19
Ứng dụng trong Robot
Do kích thước nhỏ gọn và khả năng xử lý mạnh mẽ, Arduino được chọn làm bộ
xử lý trung tâm của rất nhiều loại robot, đặc biệt là robot di động.
Hình 1.15. Robot di động tránh vật cản dùng Arduino nano và camera CMUCam [5]
Thiết bị bay không người lái UAV
UAV là một ứng dụng đặc biệt thích hợp với Arduino do chúng có khả năng xử
lý nhiều loại cảm biến như Gyro, accelerometer, GPS…; điều khiển động cơ servo và
cả khả năng truyền tín hiệu từ xa.
Hình 1.16. Một thiết bị UAV [5]
Điều khiển ánh sáng
Các tác vụ điều khiển đơn giản như đóng ngắt đèn LED hay phức tạp như điều
khiển ánh sáng theo nhạc hoặc tương tác với ánh sáng laser đều có thể thực hiện với
Arduino.
Kích hoạt chụp ảnh tốc độ cao
Đây là một ứng dụng rất đơn giản nhưng đặc biệt hữu ích với những ai đam mê
chụp ảnh. Ứng dụng này giúp tạo ra những bức ảnh độc đáo ghi lại những khoảnh
khắc xảy ra cực nhanh mà nếu không có dụng cụ hỗ trợ chúng ta khó lòng ghi lại.

20. 20
=> Trên đây chỉ là một vài ví dụ minh họa cho khả năng ứng dụng của Arduino.
Ngoài ra còn vô số các ứng dụng khác như là: Ứng dụng trong hệ thống tưới cây tự
động, điều khiển động cơ, ứng dụng trong hệ thống giám sát môi trường…
1.2.3. Khả năng của bo mạch Arduino
Bo mạch Arduino sử dụng dòng vi xử lý 8-bit megaAVR của Atmel với hai
chip phổ biến nhất là ATmega328 và ATmega2560. Các dòng vi xử lý này cho phép
lập trình các ứng dụng điều khiển phức tạp, do được trang bị cấu hình mạnh với các
loại bộ nhớ ROM, RAM và Flash, các ngõ vào ra digital I/O trong đó có nhiều ngõ có
khả năng xuất tín hiệu PWM, các ngõ đọc tín hiệu analog và các chuẩn giao tiếp đa
dạng như UART, SPI, TWI (I2C).[2]
Sức mạnh xử lý:
- Xung nhịp: 16MHz
- EEPROM: 1KB (ATmega328) và 4KB (ATmega2560)
- SRAM: 2KB (Atmega328) và 8KB (Atmega2560)
- Flash: 32KB (Atmega328) và 256KB (Atmega2560)
Đọc tín hiệu cảm biến ngõ vào:
+) Digital:
Các bo mạch Arduino đều có các cổng digital có thể cấu hình làm ngõ vào hoặc
ngõ ra bằng phần mềm. Do đó người dùng có thể linh hoạt quyết định số lượng ngõ
vào và ngõ ra. Tổng số lượng cổng digital trên các mạch dùng Atmega328 là 14, và
trên Atmega2560 là 54.
+) Analog:
Các bo mạch Arduino đều có trang bị các ngõ vào analog với độ phân giải 10
bit (1024 phân mức, ví dụ với điện áp chuẩn là 5V thì độ phân giải khoảng 0.5mV). Số
lượng cổng vào analog là 6 đối với Atmega328, và 16 đối với Atmega2560.
Với tính năng đọc analog, người dùng có thể đọc nhiều loại cảm biến như nhiệt
độ, áp suất, độ ẩm, ánh sáng, …
Xuất tín hiệu điều khiển ngõ ra:
+) Digital output:
Tương tự như các cổng vào digital, người dùng có thể cấu hình trên phần mềm
để quyết định dùng ngõ digital nào là ngõ ra. Tổng số lượng cổng digital trên các mạch

21. 21
dùng Atmega328 là 14, và trên Atmega2560 là 54.
+) PWM output:
Trong số các cổng digital, người dùng có thể chọn một số cổng dùng để xuất tín
hiệu điều chế xung PWM. Độ phân giải của các tín hiệu PWM này là 8-bit. Số lượng
cổng PWM đối với các bo dùng Atmega328 là 6, và đối với các bo dùng Atmega2560
là 14. PWM có nhiều ứng dụng trong viễn thông, xử lý âm thanh hoặc điều khiển động
cơ mà phổ biến nhất là động cơ servo trong các máy bay mô hình.
Chuẩn Giao tiếp:
+) Serial:
Đây là chuẩn giao tiếp nối tiếp được dùng rất phổ biến trên các bo mạch
Arduino. Mỗi bo có trang bị một số cổng Serial cứng (việc giao tiếp do phần cứng
trong chíp thực hiện). Bên cạnh đó, tất cả các cổng digital còn lại đều có thể thực hiện
giao tiếp nối tiếp bằng phần mềm (có thư viện chuẩn, người dùng không cần phải viết
code). Mức tín hiệu của các cổng này là TTL 5V. Lưu ý cổng nối tiếp RS-232 trên các
thiết bị hoặc PC có mức tín hiệu là UART 12V. Để giao tiếp được giữa hai mức tín
hiệu, cần phải có bộ chuyển mức, ví dụ như chip MAX232.
Số lượng cổng Serial cứng của Atmega328 là 1 và của Atmega2560 là 4. Với
tính năng giao tiếp nối tiếp, các bo Arduino có thể giao tiếp được với rất nhiều thiết bị
như PC, touchscreen, các game console…
+) USB:
Các bo Arduino tiêu chuẩn đều có trang bị một cổng USB để thực hiện kết nối
với máy tính dùng cho việc tải chương trình. Tuy nhiên các chip AVR không có cổng
USB, do đó các bo Ardunino phải trang bị thêm phần chuyển đổi từ USB thành tín
hiệu UART. Do đó máy tính nhận diện cổng USB này là cổng COM chứ không phải là
cổng USB tiêu chuẩn.
+) SPI:
Đây là một chuẩn giao tiếp nối tiếp đồng bộ có bus gồm có 4 dây. Với tính năng
này các bo Arduino có thể kết nối với các thiết bị như LCD, bộ điều khiển video game,
bộ điều khiển cảm biến các loại, đọc thẻ nhớ SD và MMC…
+) TWI (I2C):
Đây là một chuẩn giao tiếp đồng bộ khác nhưng bus chỉ có hai dây. Với tính

22. 22
năng này, các bo Arduino có thể giao tiếp với một số loại cảm biến như thermostat của
CPU, tốc độ quạt, một số màn hình OLED/LCD, đọc real-time clock, chỉnh âm lượng
cho một số loại loa…
1.2.4. Môi trường lập trình bo mạch Arduino
Thiết kế bo mạch nhỏ gọn, trang bị nhiều tính năng thông dụng mang lại nhiều
lợi thế cho Arduino, tuy nhiên sức mạnh thực sự của Arduino nằm ở phần mềm. Môi
trường lập trình đơn giản dễ sử dụng, ngôn ngữ lập trình Wiring dễ hiểu và dựa trên
nền tảng C/C++ rất quen thuộc với người làm kỹ thuật. Và quan trọng là số lượng thư
viện code được viết sẵn và chia sẻ bởi cộng đồng nguồn mở là cực kỳ lớn.
1.2.5. Các loại bo mạch Arduino
Về mặt chức năng, các bo mạch Arduino được chia thành hai loại: loại bo mạch
chính có chip Atmega và loại mở rộng thêm chức năng cho bo mạch chính (thường
được gọi là shield).
Các bo mạch chính về cơ bản là giống nhau về chức năng, tuy nhiên về mặt cấu
hình như số lượng I/O, dung lượng bộ nhớ, hay kích thước có sự khác nhau. Một số bo
có trang bị thêm các tính năng kết nối như Ethernet và Bluetooth. Các bo mở rộng chủ
yếu mở rộng thêm một số tính năng cho bo mạch chính ví dụ như tính năng kết nối
Ethernet, Wireless, điều khiển động cơ v.v…
1.2.6. Các dòng Arduino thông dụng và các module hỗ trợ
Hình 1.17. Arduino với một số modul hỗ trợ [5]
Board: Arduino Uno, Arduino Pro, Arduino Mega, Arduino 101, Arduino Zero,
LilyPad Arduino…
Module: Arduino Pro mini, Arduino Micro, Arduino LCD Module, Arduino

23. 23
Relay Module, Arduino Driver Module…
Shield : Arduino Proto Shield, Arduino Wifi Shield 101, Arduino Ethernet
Shield, Arduino GSM Shield …
Dưới đây là một số loại arduino:
Hình 1.18. Một vài thành viên trong đại gia đình Arduino [5]
So sánh thông số kỹ thuật của các Arduino Board có nhiều trên thị trường:

24. 24
1.3. Phần mềm Arduino IDE
Ta sử dụng phần mềm Arduino IDE. Arduino IDE (Arduino Integrated
Development Environment) là một trình soạn thảo văn bản, giúp bạn viết code để nạp
vào bo mạch arduino để thực hiện các yêu cầu như mong muốn.

25. 25
1.3.1. Tổng quan về Arduino IDE
1.3.1.1. Giao diện của Arduino IDE
Dưới đây là giao diện chính của phần mềm arduino:
.
Hình 1.19. Hình ảnh giao diện của phần mềm Arduino.
Vùng lệnh:
Bao gồm các nút lệnh menu (File, Edit, Sketch, Tools, Help). Phía dưới là các
icon cho phép sử dụng nhanh các chức năng thường dùng của IDE được miêu tả như
sau:
Vùng viết chương trình:
Ta sẽ viết các đoạn mã của mình tại đây. Tên chương trình sẽ được hiển thị
ngay dưới dãy các Icon, ở đây nó tên là “Blink”. Để ý rằng phía sau tên chương trình
có một dấu “§”. Điều đó có nghĩa là đoạn chương trình chưa được lưu lại.

26. 26
Vùng thông báo (debug):
Hình 1.20. Hình ảnh vùng thông báo của phần mềm arduino.
Những thông báo từ IDE sẽ được hiển thị tại đây. Để ý rằng góc dưới cùng bên
phải hiển thị loại board Arduino và cổng COM được sử dụng. Luôn chú ý tới mục này
bởi nếu chọn sai loại board hoặc cổng COM, chúng ta sẽ không thể upload được code
của mình.
Arduino IDE Menu:
Hình 1.21. IDE Menu
+) File menu:
Hình 1.22. File menu.

27. 27
Trong file menu chúng ta quan tâm tới mục Examples đây là nơi chứa code mẫu
ví dụ như: cách sử dụng các chân digital, analog, sensor …
Hình 1.23 . Click Examples.
+) Edit menu:
Hình 1.24. Edit menu.

28. 28
+) Sketch menu:
Hình 1.25. Sketch menu.
Trong Sketch menu :
● Verify/ Compile: chức năng kiểm tra lỗi code.
● Show Sketch Folder: hiển thị nơi code được lưu.
● Add File: thêm vào một Tap code mới.
● Import Library: thêm thư viện cho IDE.
+) Tool memu:
Hình 1.26. Tool menu.
Mục Board: Chúng ta cần phải lựa chọn bo mạch cho phù hợp với loại bo mà ta
sử dụng nếu là Arduino Uno thì phải chọn như hình:

29. 29
Hình 1.27. Chọn Board.
Nếu chúng ta sử dụng loại bo khác thì phải chọn đúng loại bo mà mình đang có
nếu sai thì code Upload vào chip sẽ bị lỗi.
Serial Port: đây là nơi lựa chọn cổng Com của Arduino. Khi chúng ta cài đặt
driver thì máy tính sẽ hiện thông báo tên cổng Com của Arduino là bao nhiêu, ta chỉ
việc vào Serial Port chọn đúng cổng Com để nạp code, nếu chọn sai thì không thể nạp
code cho Arduino được.
1.3.1.2. Cấu trúc các hàm cơ bản của phần mềm
Cấu trúc chương trình viết cho Arduino gồm hai phần đầu tiên là hàm khởi tạo
setup() và vòng lặp loop().
+) Hàm setup(): được gọi khi bắt đầu một bản thiết kế. Trong hàm sẽ khai báo
các biến khởi tạo, các chế độ của chân, bắt đầu sử dụng các thư viện. Hàm setup chỉ
chạy một lần sau mỗi lần bật nguồn hoặc reset mạch Arduino.
Những lệnh trong setup() sẽ được chạy khi chương trình khởi động. Ta có thể
sử dụng nó để khai báo giá trị của biến, khai báo thư viện, thiết lập các thông số,…
Sau khi setup() chạy xong, những lệnh trong loop() được chạy. Bất cứ khi nào
ta nhất nút Reset, chương trình sẽ trở về lại trạng thái như khi Arduino mới được cấp
nguồn.
Quá trình này có thể được miêu tả như sơ đồ dưới đây:

30. 30
Hình 1.28 . Sơ đồ thể hiện quy trình làm việc của các hàm setup() và loop().
- Ví dụ1:
int led = 13;
void setup() {
pinMode(led, OUTPUT);
}
void loop() {
digitalWrite(led, HIGH);
delay(1000);
digitalWrite(led, LOW);
delay(1000);
}
Giải thích: Khi ta cấp nguồn cho Arduino, lệnh “pinMode(led, OUTPUT);” sẽ
được chạy 1 lần để khai báo. Sau khi chạy xong lệnh ở setup(), lệnh ở loop() sẽ được
chạy và được lặp đi lặp lại liên tục, tạo thành một chuỗi:
digitalWrite(led, HIGH);
delay(1000);
digitalWrite(led, LOW);
delay(1000);
digitalWrite(led, HIGH);
delay(1000);
……
+) Vòng lặp loop(): Sử dụng để lặp đi lặp lại những câu lệnh và tạo thành
những vòng lặp liên tiếp, sau khi setup() chạy xong, những lệnh trong loop() được
chạy. Chúng sẽ lặp đi lặp lại liên tục cho tới khi nào ta ngắt nguồn của board Arduino

31. 31
mới thôi.[2]
- Ví dụ 2:
int led = 13;
void setup() {
pinMode(led, OUTPUT);
}
void loop() {
digitalWrite(led, HIGH);
delay(1000);
digitalWrite(led, LOW);
delay(1000);
}
Giải thích: Khi cấp nguồn cho Arduino, lệnh “pinMode(led, OUTPUT);” sẽ
được chạy 1 lần để khai báo. Sau khi chạy xong lệnh ở setup(), lệnh ở loop() sẽ được
chạy và được lặp đi lặp lại liên tục, tạo thành một chuỗi:
digitalWrite(led, HIGH);
delay(1000);
digitalWrite(led, LOW);
delay(1000);
digitalWrite(led, HIGH);
delay(1000);
digitalWrite(led, LOW);
delay(1000);
digitalWrite(led, HIGH);
delay(1000);
digitalWrite(led, LOW);
delay(1000);
……

32. 32
1.3.2. Các hàm vào ra số (Digital I/O)
Hàm pinMode(): Cấu hình một chân thành một chân vào hoặc một chân ra.
- Cú pháp: pinMode(pin, mode); [2]
Trong đó: pin là số của chân muốn đặt chế độ, mode là các chế độ INPUT,
INPUT_PULLIP, OUTPUT. Giá trị trả về là none.
- Ví dụ 3:
int ledPin = 13; //kết nối đến Led với chân số 13
void setup()
{
pinMode(ledPin, OUTPUT); // đặt chân số làm chân ra
}
void loop()
{
digitalWrite(ledPin, HIGH); // đèn led sáng
delay(1000); // đợi trong 1s
digitalWrite(ledPin, LOW); //đèn led tắt
delay(1000); //doi trong 1s
}
Serial.println(giá trị): In giá trị để Monitor Serial trên máy tính .
DigitalRead(): Đọc tín hiệu điện từ một chân digital (được thiết đặt
là INPUT). Trả về 2 giá trị HIGH hoặc LOW.
- Cú pháp: digitalRead(pin) [2]
- Thông số: pin là giá trị của digital muốn đọc.
- Ví dụ 4:
int ledPin = 13; // chân led 13
int inPin = 2; // button tại chân 2
int val = 0; // biến "val" dùng để lưu tín hiệu từ digitalRead
void setup()
{
pinMode(ledPin, OUTPUT); // đặt pin digital 13 là output
pinMode(inPin, INPUT); // đặt pin digital 2 là input

33. 33
}
void loop()
{
val = digitalRead(inPin); // đọc tín hiệu từ digital2
digitalWrite(ledPin, val); // thay đổi giá trị của đèn LED là giá trị của
digital 2
}
DigitalWrite():
Xuất tín hiệu ra các chân digital, có 2 giá trị là HIGH hoặc là LOW. Nếu một
pin được thiết đặt là OUTPUT bởi pinMode() và dùng digitalWrite để xuất tín hiệu thì
điện thế tại chân này sẽ là 5V (hoặc là 3,3 V trên mạch 3,3 V) nếu được xuất tín hiệu
là HIGH, và 0V nếu được xuất tín hiệu là LOW. Nếu một pin được thiết đặt là INPUT
bởi pinMode(). Lúc này digitalWrite sẽ bật (HIGH) hoặc tắt (LOW) hệ thống điện trở
pullup nội bộ. Nên dùng INPUT_PULLUP nếu muốn bật hệ thống điện trở pullup nội
bộ. [2]
- Cú pháp: digitalWrite(pin,value)
Trong đó: pin: Số của chân digital mà muốn thiết đặt; value: HIGH hoặc LOW
- Ví dụ 5:
int ledPin = 13; // đèn LED được kết nối với chân digital 13
void setup()
{
pinMode(ledPin, OUTPUT); // thiết đặt chân ledPin là OUTPUT
}
void loop()
{
digitalWrite(ledPin, HIGH); // bật đèn led
delay(1000); // dừng trong 1 giây
digitalWrite(ledPin, LOW); // tắt đèn led
delay(1000); // dừng trong 1 giây
}

34. 34
1.3.3. Các hàm vào ra tương tự (Analog I/O)
Hàm analogRead():
Nhiệm vụ của analogRead() là đọc giá trị điện áp từ một chân Analog (ADC).
Trên mạch Arduino UNO có 6 chân Analog In, được kí hiệu từ A0 đến A5. Trên các
mạch khác cũng có những chân tương tự như vậy với tiền tố "A" đứng đầu, sau đó là
số hiệu của chân. AnalogRead() luôn trả về 1 số nguyên nằm trong khoảng từ 0 đến
1023 tương ứng với thang điện áp (mặc định) từ 0 đến 5V. Ta có thể điều chỉnh thang
điện áp này bằng hàm analogReference(). Hàm analogRead() cần 100 micro giây để
thực hiện. [2]
- Cú pháp: analogRead(pin);[2]
Trong đó: pin là số chân của chân tương tự cần đọc. Giá trị trả về là: từ 0 đến
1023.
- Ví dụ 6:
int voltage = analogRead(A0);
Trong đó A0 là chân dùng để đọc điện áp.
Hàm analogWrite():
Là lệnh xuất ra từ một chân trên mạch Arduino một mức tín hiệu analog (phát
xung PWM). Người ta thường điều khiển mức sáng tối của đèn LED hay hướng quay
của động cơ servo bằng cách phát xung PWM như thế này.
Ta không cần gọi hàm pinMode() để đặt chế độ OUTPUT cho chân sẽ dùng để
phát xung PWM trên mạch Arduino.
- Cú pháp: analogWrite([chân phát xung PWM], [giá trị xung PWM]); [2]
Giá trị mức xung PWM nằm trong khoảng từ 0 đến 255
Trong đó: pin là chân để ghi dữ liệu, value nhận một trong hai giá trị trong
khoảng từ 0 (tắt) tới 255 (mở). Giá trị trả về là none.
- Ví dụ 7:
int led = 11;
void setup() {
}
void loop() {
for (int i = 0; i <= 255; i++) {

35. 35
analogWrite(led,i);
delay(20);
}
}
Đoạn code trên có chức năng làm sáng dần một đèn LED được kết nối vào chân
số 11 trên mạch Arduino.

36. 36
CHƯƠNG 2:
PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG GẠT NƯỚC MƯA TỰ ĐỘNG
2.1. Đặt vấn đề
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu
“ Mô hình gạt nước tự động trên ô tô”
Ngày nay với sự phát triển như vũ bão của ngành điện tử trong những thập niên
gần đây đã tác động rất lớn đến ngành công nghiệp ô tô. Chiếc ô tô ngày nay không
còn là một sản phẩm thuần cơ khí như mới ngày đầu phát triển, sự kết hợp giữa cơ khí
và điện tử đã biến nó trở thành một sản phẩm công nghệ cao, là nơi tập hợp rất nhiều
các thiết bị, hệ thống điện tử tân tiến nhất. Tất cả nhằm mục đích tạo ra sự vận hành tối
ưu cho chiếc xe và đem lại sự thoải mái, thuận tiện nhất có thể cho người điều khiển.
Một trong những thiết bị đang được nghiên cứu và đưa vào ứng dụng trong thời
gian gần đây là bộ điều khiển gạt nước tự động. Đây là thiết bị khá hữu ích và có khả
năng ứng dụng cao, nó có khả năng tự phát hiện ra nước, tuyết hoặc bùn bám vào mặt
kính trước của ôtô và điều khiển cần gạt nước với tốc độ thích hợp. Đồng thời nó cũng
có thể điều khiển hoạt động của đèn pha khi ánh sáng không đủ. Người điều khiển sẽ
không cần phải bỏ tay ra khỏi vô lăng, hoặc liên tục điều chỉnh tốc độ của cần gạt khi
điều kiện thay đổi, việc lái xe đã trở nên dễ dàng và an toàn hơn.
2.1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước và nước ngoài
Bộ điều khiển gạt nước tự động đã được nghiên cứu và phát triển khá thành
công ở nước ngoài, và trở thành một tùy chọn khi mua xe. Một số hãng xe lớn như
BMW, Mercedes…đã đưa ứng dụng này vào sử dụng. Trên thị trường cũng đã có bán
lẻ các thiết bị này với kích thước nhỏ gọn và giá thành khá hợp lý, có thể lắp đặt trên
hầu hết các loại xe ô tô.
Ở trong nước cũng đã xuất hiện những sản phẩm này với mức giá chấp nhận
được tuy nhiên sản phẩm này vẫn còn chưa phổ biến, và hầu hết là hàng nhập khẩu.
Các công ty và các trường đào tạo kỹ thuật cũng đã đưa vào nghiên cứu để có thể cho
ra những sản phẩm chất lượng với giá thành cạnh tranh hơn.
Một số hình ảnh của sản phẩm trên thị trường:

37. 37
Hình 2.1. Hình ảnh của sản phẩm gạt nước tự động trên thị trường [5]
Hình 2.2. Bố trí hệ thống cảm biến tự động trên xe [5]
2.1.3. Những vấn đề còn tồn lại
Sản phẩm này tuy đã được nghiên cứu và ứng dụng khá thành công ở nước
ngoài nhưng có một số ý kiến cho rằng đây là một phát minh không thực sự cần thiết
và con người vẫn có thể điều khiển tốt các thiết bị trên xe một cách chính xác hơn và
thời điểm hợp lý hơn. Vì thế đây là một trong những vấn đề được rất nhiều người quan
tâm. Vì vậy với đề tài này có thể làm cho thiết bị này trở nên thực sự hữu ích, có tính
ứng dụng cao hơn, hoạt động chính xác hơn, thông minh hơn và giá thành hợp lí hơn.
Đồng thời có thể tham gia vào quá trình dạy và học ở các trường có ngành công nghệ ô
tô.
2.2. Ý tưởng thiết kế
Xuất phát từ tình hình thực tế trong nước và quốc tế, cũng như những nhận định
và phân tích như trên thì ta có thể nhận thấy rằng ngày nay trên các loại xe hơi cao cấp
và trung cấp đã được trang bị hệ thống gạt nước mưa và rửa kính tự động. Tuy nhiên
trên các loại xe ít tiền thì các hệ thống gạt nước mưa đa số vẫn làm việc trên nguyên

38. 38
tắc chuyển đổi bằng tay. Điều này đôi lúc gây bất lợi cho người lái xe đó là luôn mất
thời gian bật công tắc gạt nước trong khi lái xe trong điều kiện thời tiết xấu (mưa
bão…), điều này gây mất tập trung và ảnh hưởng đến việc lái xe an toàn. Trong thời
đại công nghệ như hiện nay việc ứng dụng công nghệ vào việc trang thiết bị trên các
phương tiện giao thông để đem đến sự tiện nghi cho người điều khiển các phương tiện
giao thông là vô cùng cần thiết.
Vì vậy, với những kiến thức đã học cũng như những thông tin cập nhật trên
internet em nhận thấy vấn đề xây dựng một hệ thống gạt nước tự động chuyển sang
ON khi trời có mưa và dừng lại khi trời tạnh mưa là một vấn đề đang được nhà sản
xuất và người dùng quan tâm. Nhằm mục đích đem đến sự tiện lợi cho người lái xe,
đặc biệt là những chủ sở hữu người mà có thu nhập thấp và trung bình chưa có cơ hội
sở hữu cho mình một chiếc xe được trang bị hệ thống gạt nước tự động thì nay cũng có
thể trang bị trên chiếc xe của mình một hệ thống gạt nước và rửa kính tự động với một
chi phí phù hợp. Đề tài của em đưa ra đó là sự kết hợp giữa hệ thống gạt nước mưa
hiện tại và bổ sung thêm chức năng tự động ON khi có mưa và OFF khi tạnh mưa để
tự động hóa hệ thống gạt nước mưa trên ô tô mà không cần có sự can thiệp bằng tay.
Với mục đích này, em sử dụng một cảm biến phát hiện mưa để thu thập dữ liệu
từ môi trường đó là các hạt nước mưa rơi trên mặt kính và gửi về cho bộ điều khiển.
Bộ điều khiển chính là một vi điều khiển có khả năng thu thập dữ liệu và xử lý dữ liệu
để từ đó tác động điều khiển động cơ gạt nước. Hệ thống này gọi là hệ thống gạt nước
mưa tự động.
2.3. Yêu cầu thiết kế
Hệ thống sau khi xây dựng xong phải đảm bảo các yêu cầu thiết kế sau:
- Hệ thống sẽ tự động ON khi có mưa.
- Tự động dừng lại khi tạnh mưa.
- Cảm biến phát hiện mưa chính xác.
- Tốc độ quay của động cơ gạt nước thay đổi phù hợp với từng điều kiện trời
mưa (mưa to hoặc mưa nhỏ).
- Động cơ quay ở hai tôc độ: nhanh và chậm.
- Thiết kế mạch điều khiển nhỏ gọn và phù hợp với xe.
- Hệ thống phải hoạt động nhẹ nhàng, linh hoạt, ổn định.

39. 39
- Tiết kiệm năng lượng.
- Chi phí phù hợp với người dùng.
2.4. Giải pháp thiết kế
2.4.1. Mục tiêu
Thiết kế hệ thống gạt nước mưa tự động và thay đổi tốc độ gạt theo lưu lượng
mưa gắn song song với mạch điều khiển hệ thống gạt nước bình thường.
2.4.2. Giải pháp nghiên cứu, thiết kế
Tìm hiểu và thu thập đầy đủ các tài liệu, kiến thức liên quan đến đề tài hệ thống
gạt nước mưa tự động.
Lựa chọn các linh kiện phù hợp với mục đích đề tài như: Vi điều khiển, cảm
biến hay động cơ…
Ở đây ta lựa chọn vi điều khiển chính là Arduino và sử dụng cảm biến mưa để
thu thập dữ liệu từ môi trường và gửi về cho vi điều khiển. Chọn động cơ DC là động
cơ gạt nước, động cơ sẽ quay khi được điều khiển bởi vi điều khiển. Phần mềm để lập
trình chính là phần mềm Arduino IDE.
Sau khi đã có đầy đủ các tài liệu liên quan và các linh kiện cần thiết ta có thể
bắt đầu bắt tay vào thiết kế và xây dựng hệ thống: xây dựng sơ đồ khối, sơ đồ nguyên
lý của hệ thống, ghép nối các khối chức năng và lập trình cho hệ thống.
2.5. Phân tích và lựa chọn linh kiện sử dụng
2.5.1. Lựa chọn linh kiện
Lựa chọn linh kiện sử dụng là một bước rất quan trọng và cần thiết trong mỗi
dự án. Lựa chọn linh kiện phù hợp sẽ giúp cho việc thiết kế trở lên dễ dàng và thuận
tiện hơn, cũng như đem đến hiệu quả công việc cao hơn.
2.5.1.1. Lựa chọn vi điều khiển
Để thực hiện nhiệm vụ thu thập và xử lý dữ liệu ta cần tính chọn vi điều khiển
thích hợp. Trong hệ thống gạt nước mưa tự động thì chỉ cần thu thập và xử lý dữ liệu
từ cảm biến để từ đó kích hoạt động cơ gạt nước hoạt động cũng như điều khiển động
cơ gạt nước hoạt động nhanh hay chậm. Với lí do trên, chúng ta chỉ cần chọn loại vi
điều khiển mức độ trung bình, giá thành rẻ và được bán rộng rãi trên thị trường. Các
dòng vi xử lí, vi điều khiển đó bao gồm: 8051, PIC, AVR, MSP430, Arduino…
- 8051: Giá thành rẻ nhất trong các loại vi xử lí nêu trên nhưng nhược điểm là

40. 40
hạn chế về ROM và RAM, tích hợp ít chức năng. Vì vậy khi sử dụng chức năng mở
rộng phải có module ghép nối dẫn đến đẩy giá thành lên cao và phức tạp trong chế tạo
phần cứng…
- AVR của hãng ATMEL quen thuộc với 89C51, ATmega, tốc độ nhanh, nhiều
hỗ trợ, giá rẻ, mạch nạp rẻ, phần mềm lập trình mạnh mẽ với AVRstudio và
CodeVisionAVR. Nhưng nhược điểm của nó là ít sản phẩm để lựa chọn. AVR thường
được dùng nhiều trong học tập và nghiên cứu cho sinh viên.
- PIC có ưu điểm là tích hợp nhiều chức năng, hỗ trợ tốt, phần mềm lập trình
thân thiện bằng PIC C, giá rẻ, đặc biệt PIC có rất nhiều chủng loại để lựa chọn nên với
mỗi mục đích sử dụng có thể chọn được một sản phẩm có 8 độ tương đồng cao, ít bị
lãng phí chức năng. Vì vậy PIC được dùng phổ biến trong công nghiệp. Tuy nhiên
nhược điểm của PIC là mạch nạp khá đắt.
- MSP430 của TI có ưu điểm là tiết kiệm năng lượng, nguồn nuôi chỉ cần 3,3V,
sản phẩm đa dạng nhưng giá thành cao, công cụ hỗ trợ và cộng đồng hỗ trợ hạn chế
hơn so với AVR và PIC.
- Arduino:
+ Có ưu điểm dễ tiếp cận, cộng đồng người sử dụng đông đảo trên khắp thế
giới, không cần mạch nạp riêng biệt khi sử dụng nạp chương trình.
+ Ngoài ra đặc điểm nổi bật của Arduino là môi trường phát triển ứng dụng cực
kỳ dễ sử dụng, với một ngôn ngữ lập trình có thể học một cách nhanh chóng ngay cả
với người ít am hiểu về điện tử và lập trình. Và điều làm nên hiện tượng Arduino
chính là mức giá rất thấp và tính chất nguồn mở từ phần cứng tới phần mềm.
+ Arduino cũng có rất nhiều kích thước khác nhau, phù hợp cho nhiều mục đích
sử dụng. Thông dụng nhất hiện nay là Arduino Uno.
+ Arduino rất đơn giản, dễ sử dụng, dễ code (ngôn ngữ tương tự như C++). Một
trong những cái hay nhất của Arduino là nó hỗ trợ rất nhiều thư viện, rất tiện lợi.
Ngoài ra trên mạch có ký hiệu rất rõ ràng, đầy đủ các chân, cực kỳ thuận tiện trong quá
trình sử dụng.
+ Khi làm việc với Arduino thì giúp ta rút ngắn được một số công đoạn khi thiết
kế…
=> Bằng việc đưa ra những phân tích về đặc điểm cũng như những ưu, nhược điểm

41. 41
của từng loại vi điều khiển khác nhau như vậy, ta lựa chọn sử dụng Arduino làm vi
điều khiển chính trong hệ thống để làm nhiệm vụ nhận tín hiệu từ cảm biến và sau đó
tác động lên cơ cấu chấp hành là động cơ DC.
Nói về Arduino thì có rất nhiều loại khác nhau như: Arduino Mega, Arduino
Due, Arduino Uno, Arduino Nano….Mỗi loại có một đặc tính, số chân, chức năng, giá
thành khác nhau. Do nhu cầu sử dụng của đề tài thì ta thấy Arduino Uno là phù hợp
nhất. Vì nó chứa tất cả mọi thứ cần thiết để hỗ trợ cho việc nhận tín hiệu và điều khiển
động cơ, số chân chức năng đủ để sử dụng. Đặc biệt là Arduino Uno là Board mạch rất
phổ biến trong các dòng Arduino hiện nay với giá thành phù hợp.
=> Lựa chọn Arduino Uno là phù hợp nhất vừa đảm bảo về mặt chức năng, vừa
đảm bảo về mặt yêu cầu, giá thành phù hợp => hiệu quả về mặt kinh tế.
2.5.1.2. Lựa chọn cảm biến
Do xuất phát từ yêu cầu của đề tài là xây dựng hệ thống gạt nước mưa tự động
ứng dụng trên ô tô do đó trong đề tài này em nhận thấy việc sử dụng cảm biến mưa là
phù hợp để phát hiện khi có mưa và xác định được mức độ mưa rơi để từ đó tín hiệu
được gửi về bộ điều khiển sau đó bộ điều khiển sẽ điều khiển động cơ gạt nước quay
và tốc độ quay của động cơ tùy thuộc vào giá trị đo được trên bộ cảm biến.
Lí do em lại chọn cảm biến mưa để đảm nhiệm chức năng thu thập dữ liệu từ
môi trường là do: Cảm biến mưa có chức năng phát hiện mưa tốt, nhỏ gọn, đơn giản,
dễ lắp đặt, đặc biệt là giá thành rẻ. Vì vậy đây là một sự lựa chọn phù hợp cho mô hình
gạt nước mưa tự động thu nhỏ. Còn khi ứng dụng trên ô tô thật thì ưu tiên sử dụng loại
cảm biến mưa phản xạ hồng ngoại. Đây là loại cảm biến phát hiện mưa rơi trên mặt
kính mà không cần tiếp xúc trực tiếp với nước mưa, do đó nó có độ bền cao và độ
chính xác cao hơn để đảm bảo cho hệ thống gạt nước mưa tự động làm việc chính xác,
cũng như phù hợp với thiết kế của xe.
2.5.1.3. Lựa chọn thiết bị điều khiển
Ở đây thiết bị điều khiển chính là động cơ điện. Động cơ điện có rất nhiều loại
khác nhau như: Động cơ một chiều DC, động cơ bước, động cơ Servo… Mỗi loại
động cơ có tốc độ quay, cách điều khiển, cũng như các ứng dụng khác nhau trong thực
tế. Vì thế để thuận tiện trong quá trình điều khiển và dễ dàng thiết kế trong mô hình
này thì em lựa chọn động cơ Servo DC để làm thiết bị điều khiển. Còn trong trường

42. 42
hợp ứng dụng trên ô tô thì ta vẫn sử dụng động cơ gạt nước sẵn có trên ô tô để giảm
giá thành và phù hợp với xe.
Sau đây là một số loại động cơ phổ biến trong thực tế và những so sánh về
những đặc trưng cơ bản của chúng để từ đó giúp ta có thể lựa chọn được loại động cơ
phù hợp với yêu cầu thiết kế.
 Động cơ một chiều DC
Hình 2.3. Động cơ một chiều DC [5]
Động cơ một chiều DC (DC là từ viết tắt của "Direct Current Motors") là động
cơ điều khiển trực tiếp có cấu tạo gồm hai dây (dây nguồn và dây tiếp đất). DC motor
là một động cơ một chiều với cơ năng quay liên tục. Khi cung cấp năng lượng động cơ
DC sẽ bắt đầu quay và chuyển điện năng thành cơ năng. Hầu hết các động cơ DC sẽ
quay với cường độ RPM rất cao (số vòng quay/ phút), và các động cơ DC đều được
ứng dụng để làm quạt làm mát máy tính, hoặc kiểm soát tốc độ quay của bánh xe…
Để điều khiển tốc độ quay của động cơ DC, người ta dùng điều biến độ rộng
xung (kí hiệu là PWM), đây là kỹ thuật điều khiển tốc độ vận hành bằng việc bật và tắt
các xung điện.
→ Động cơ điện một chiều DC có một số đặc điểm sau:
- Tốc độ nhanh, động cơ xoay vòng liên tục.
- Được sử dụng cho các thiết kế cần phải có một thiết bị quay với tốc độ RPM,
ví dụ như trục bánh xe ô tô, cánh quạt máy,vv...

43. 43
 Động cơ Servo:
Hình 2.4. Hình ảnh động cơ Servo [5]
Một động cơ Servo (Servo Motors) là một tổ hợp chung cơ bản của bốn bộ
phận: một động cơ điều khiển tốc độ DC, một bánh răng, một vi điều khiển và một
cảm biến. Khả năng định vị của động cơ Servo thường được tính toán để kiểm soát
được chính xác hơn so với những động cơ DC thông thường khác. Động cơ Servo
thường cấu tạo gồm 3 dây: dây nguồn, dây tiếp đất và dây điều khiển. Không giống
như động cơ DC hoạt động trên cơ chế xoay chiều bật tắt nguồn, năng lượng (nguồn
điện) của động cơ Servo được nạp vào liên tục. Động cơ Servo hoạt động bằng việc
kiểm soát dòng điện giúp động cơ định hướng chính xác hướng hoạt động của mình.
→ Một số nhận xét về động cơ Servo:
+) Ưu điểm:
- Tốc độ nhanh, mô-men xoắn cao, luân chuyển chính xác trong một góc giới
hạn.
- Là một động cơ có hiệu suất cao để thay thế cho động cơ bước.
- Nếu tải đặt vào động cơ tăng, bộ điều khiển sẽ tăng dòng tới cuộn dây động cơ
giúp tiếp tục quay. Tránh hiện tượng trượt bước như trong động cơ bước.
- Có thể hoạt động ở tốc độ cao.
+) Nhược điểm:
- Giá thành cao.
- Khi dừng lại, động cơ Servo thường dao động tại vị trí dừng gây rung lắc.

44. 44
 Động cơ bước:
Hình 2.5. Hình ảnh của động cơ bước [5]
Động cơ bước (hay còn có tên là động cơ bước từ tính, động cơ hỗ trợ việc
bước), thực chất là một động cơ tăng lực sử dụng một phương pháp khác trong việc lái
hướng chuyển động. Cụ thể, động cơ bước vận hành bằng việc sử dụng một động cơ
quay liên tục DC, tích hợp cùng mạch điều khiển cùng một động cơ bước hoạt động
bằng nam châm từ tính có nhiều răng được sắp xung quanh một bánh răng trung tâm
để xác định vị trí.
→ Một số nhận xét về động cơ bước:
+) Ưu điểm:
- Ưu điểm vượt trội của động cơ bước là ở khả năng kiểm soát vị trí chính xác.
- Có thể điều khiển chính xác góc quay.
- Tốc độ chậm nhưng xác định chính xác hướng khi xoay, dễ dàng thiết lập và
kiểm soát.
- Giá thành thấp.
+) Nhược điểm:
- Về cơ bản dòng từ driver tới cuộn dây động cơ không thể tăng hoặc giảm
trong lúc hoạt động. Do đó, nếu bị quá tải động cơ sẽ bị trượt bước gây sai lệch trong
điều khiển.
- Đông cơ bước gây ra nhiều nhiễu và rung động hơn động cơ Servo.
- Động cơ bước không thích hợp cho các ứng dụng cần tốc độ cao.
=> Tất cả các loại động cơ đều có những ưu nhược điểm riêng, nhưng căn cứ vào yêu

45. 45
cầu bài toán đặt ra thì ta lựa chọn động cơ servo DC là phù hợp vì một số lí do sau:
điều khiển dễ dàng, nhỏ gọn, lập trình điều khiển góc quay dễ dàng, giá thành tương
đối rẻ. Đó là những lí do cơ bản để em chọn động cơ Servo DC là thiết bị điều khiển.
2.5.2. Các linh kiện chính được sử dụng trong mạch
2.5.2.1. Arduino Uno
a) Tổng quan về arduino Uno
Arduino thật ra là một bo mạch vi xử lý được dùng để lập trình tương tác với
các thiết bị phần cứng như cảm biến, động cơ, đèn hoặc các thiết bị khác. Đặc điểm
nổi bật của Arduino là môi trường phát triển ứng dụng cực kỳ dễ sử dụng, với một
ngôn ngữ lập trình có thể học một cách nhanh chóng ngay cả với người ít am hiểu về
điện tử và lập trình. Và điều làm nên hiện tượng Arduino chính là mức giá rất thấp và
tính chất nguồn mở từ phần cứng tới phần mềm.
Arduino Uno sử dụng chip Atmega328. Nó có 14 chân digital I/O, 6 chân đầu
vào (input) analog, thạch anh dao động 16Mhz. Một số thông số kỹ thuật như sau:
Một vài thông số của Arduino UNO R3:[2]
Vi điều khiển ATmega328 họ 8bit
Điện áp hoạt động 5V DC (chỉ được cấp qua cổng USB)
Tần số hoạt động 16 MHz
Dòng tiêu thụ khoảng 30mA
Điện áp vào khuyên dùng 7-12V DC
Điện áp vào giới hạn 6-20V DC
Số chân Digital I/O 14 (6 chân hardware PWM)
Số chân Analog 6 (độ phân giải 10bit)
Dòng tối đa trên mỗi chân I/O 30 mA
Dòng ra tối đa (5V) 500 mA
Dòng ra tối đa (3.3V) 50 mA
Bộ nhớ flash
32KB (ATmega328) với 0.5KB dùng bởi
bootloader
SRAM 2 KB (ATmega328)
EEPROM 1 KB (ATmega328)

46. 46
b) Sơ đồ chân của Arduino Uno
Hình 2.6. Arduino Uno [5]
USB (1)
Arduino sử dụng cáp USB để giao tiếp với máy tính. Thông qua cáp USB
chúng ta có thể Upload chương trình cho Arduino hoạt động, ngoài ra USB còn là nơi
để cấp nguồn cho Arduino.
Các chân nguồn (2 và 3)
Arduino UNO có thể được cấp nguồn 5V thông qua cổng USB hoặc cấp nguồn
ngoài với điện áp khuyên dùng là 7-12V DC và giới hạn là 6-20V. Thường thì cấp
nguồn bằng pin vuông 9V là hợp lí nhất nếu không có sẵn nguồn từ cổng USB. Nếu
cấp nguồn vượt quá ngưỡng giới hạn trên sẽ làm hỏng Arduino UNO.
Khi không sử dụng USB làm nguồn thì chúng ta có thể sử dụng nguồn ngoài
thông qua jack cắm 2.1mm (cực dương ở giữa) hoặc có thể sử dụng 2 chân Vin và
GND để cấp nguồn cho Arduino.
Bo mạch hoạt động với nguồn ngoài ở điện áp từ (5 – 20)V. Chúng ta có thể
cấp một áp lớn hơn tuy nhiên chân 5V sẽ có mức điện áp lớn hơn 5V. Và nếu sử dụng
nguồn lớn hơn 12V thì sẽ có hiện tượng nóng và làm hỏng bo mạch. Khuyến cáo nên
dùng nguồn ổn định là 5 đến dưới 12 volt.
Các chân năng lượng:
● GND (Ground): Cực âm của nguồn điện cấp cho Arduino UNO. Khi dùng
các thiết bị sử dụng những nguồn điện riêng biệt thì những chân này phải được nối với
nhau.

47. 47
● 5V: cấp điện áp 5V đầu ra. Dòng tối đa cho phép ở chân này là 500mA.
● 3.3V: Cấp điện áp 3.3V đầu ra. Dòng tối đa cho phép ở chân này là 50mA.
Chân 5V và chân 3.3V (Output voltage): Các chân này dùng để lấy nguồn ra từ nguồn
mà chúng ta đã cung cấp cho Arduino. Lưu ý: không được cấp nguồn vào các chân này
vì sẽ làm hỏng Arduino.
● Vin (Voltage Input): Để cấp nguồn ngoài cho Arduino UNO, nối cực dương
của nguồn với chân này và cực âm của nguồn với chân GND.
● IOREF: Điện áp hoạt động của vi điều khiển trên Arduino UNO có thể được
đo ở chân này. Và dĩ nhiên nó luôn là 5V. Mặc dù vậy ta không được lấy nguồn 5V từ
chân này để sử dụng bởi chức năng của nó không phải là cấp nguồn.
● RESET: Việc nhấn nút Reset trên board để reset vi điều khiển tương đương
với việc chân RESET được nối với GND qua 1 điện trở 10KΩ.
Vi điều khiển
Hình 2.7. Vi điều khiển trên Arduino [5]
Arduino UNO có thể sử dụng 3 vi điều khiển họ 8bit AVR là ATmega8,
ATmega168, ATmega328. Bộ não này có thể xử lí những tác vụ đơn giản như điều
khiển đèn LED nhấp nháy, xử lí tín hiệu cho xe điều khiển từ xa, làm một trạm đo
nhiệt độ - độ ẩm và hiển thị lên màn hình LCD,… hay những ứng dụng khác.
Bộ nhớ:
Vi điều khiển Atmega328 tiêu chuẩn cung cấp cho người dùng:
+) 32KB bộ nhớ Flash: Những đoạn lệnh ta lập trình sẽ được lưu trữ trong bộ
nhớ Flash của vi điều khiển. Thường thì sẽ có khoảng vài KB (0.5KB) trong số này sẽ
được dùng cho bootloader.
+) 2KB cho SRAM (Static Random Access Memory): Giá trị các biến khai báo
khi lập trình sẽ lưu ở đây. Ta khai báo càng nhiều biến thì càng cần nhiều bộ nhớ

48. 48
RAM. Khi mất điện, dữ liệu trên SRAM sẽ bị mất.
+) 1KB cho EEPROM (Electrically Eraseble Programmable Read Only
Memory): Đây giống như một chiếc ổ cứng mini – nơi chúng ta có thể đọc và ghi dữ
liệu của mình vào đây mà không phải lo bị mất khi cúp điện giống như dữ liệu trên
SRAM.
Input và Output (4, 5 và 6)
Arduino UNO có 14 chân digital dùng để đọc hoặc xuất tín hiệu, sử dụng các
hàm pinMode(), digitalWrite() và digitalRead() để điều khiển các chân này. 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).
Một số chân digital có các chức năng đặc biệt như sau:
● 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.
● Chân PWM (~): 3, 5, 6, 9, 10, và 11: Cho phép 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, ta 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.
● 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, 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 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, ta có thể để đưa vào điện áp tham chiếu khi sử dụng các chân analog. Tức là
nếu ta cấp điện áp 2.5V vào chân này thì ta 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

49. 49
I2C/TWI với các thiết bị khác.
Reset (7): Dùng để reset Arduino.
2.5.2.2. Cảm biến nước mưa
a) Khái niệm
Cảm Biến Nước Mưa: Là cảm biến sử dụng để phát hiện trời mưa hay các môi
trường có nước. Mạch cảm biến mưa được đặt ngoài trời để kiểm tra trời có mưa
không, qua đó truyền tín hiệu điều khiển đóng / ngắt rơle.
Hình 2.8. Hình ảnh bộ cảm biến mưa [5]
b) Thông số kĩ thuật
- Kích thước: 5.4*4.0 mm
- Dày 1.6 mm
- Điện áp: 5V
- Led báo nguồn (Màu xanh)
- Led cảnh báo mưa (Màu đỏ)
- Hoạt động dựa trên nguyên lý: Nước rơi vào phần cảm biến sẽ tạo ra điện áp
(sẽ tạo ra môi trường dẫn điện) trên các chân D0 và A0.
- Có 2 dạng tín hiệu: Analog (AO) và Digital (DO).
- Dạng tín hiệu: TTL, đầu ra 100mA (Có thể sử dụng trực tiếp Relay, Còi công
suất nhỏ...).
- Điều chỉnh độ nhạy bằng biến trở.
- Sử dụng LM358 để chuyển AO --> DO

50. 50
c) Cấu tạo của bộ cảm biến nước mưa
Mạch cảm biến mưa gồm 2 bộ phận:
Hình 2.9. Các bộ phận của cảm biến mưa [5]
Bộ phận cảm biến mưa được gắn ngoài trời:
Để thu thập dữ liệu khi có mưa sẽ có tín hiệu đưa vào khối so sánh. Khối cảm
biến có hai chân ra, đây thực chất là một điện trở, khi gặp nước mưa thì điện trở này sẽ
dẫn điện và ngược lại khi không có nước mưa thì điện trở này sẽ không dẫn điện. Điện
trở này sẽ nối vào hai chân ra của bộ so sánh ở đây.
Bộ so sánh: Bộ so sánh có bốn chân:
VCC, GND: Để nhận nguồn điện từ Arduino
D0: Để trả tín hiệu digital về cho arduino
A0: Là chân cho tín hiệu analog
d) Nguyên lí hoạt động của cảm biến mưa:
Ta có sơ đồ nguyên lý của cảm biến mưa như sau:
Hình 2.10. Sơ đồ nguyên lý của cảm biến mưa.

51. 51
Mạch cảm biến mưa hoạt động bằng cách so sánh hiệu điện thế của mạch cảm
biến nằm ngoài trời với giá trị định trước (giá trị này thay đổi được thông qua 1 biến
trở màu xanh) từ đó phát ra tín hiệu đóng / ngắt rơ le qua chân D0.
Khi có nước rơi trên cảm biến, sẽ có điện áp trong khoảng từ 0V đến 5V trên
chân A0 và được đưa vào bộ so sánh sử dụng IC LM393, để đưa ra chân D0 điện áp
mức 0 hoặc mức 1. Biến trở có tác dụng điều chỉnh độ nhậy, ta có thể tùy ý quyết định
với lượng mưa nào thì cảm biến sẽ đưa ra mức 1.
Khi cảm biến khô ráo (trời không mưa), chân D0 của module cảm biến sẽ được
giữ ở mức cao (5V-12V). Khi có nước trên bề mặt cảm biến (trời mưa), đèn LED màu
đỏ sẽ sáng lên, chân D0 được kéo xuống thấp (0V).
Ngoài ra, cảm biến còn đưa trực tiếp chân A0 ra cho chúng ta có thể tiến hành
đo lường, xác định lưu lượng mưa bằng cách giao tiếp với vi điều khiển và các bộ
chuyển đổi ADC.
e) Ứng dụng
Bộ cảm biến mưa tuy đơn giản nhưng có rất nhiều ứng dụng trong cuộc sống
như: Đo lường lượng mưa, chế tạo các thiết bị tự động hoạt động khi có mưa như tự
động kéo giá phơi quần áo, tự động đóng cửa khi mưa, gạt nước tự động trên ôtô...
Các ứng dụng cảm biến mưa:
● Sử dụng chức năng Digital:
Cảm biến tự động kích hoạt motor khi có mưa (chúng ta có thể tùy biến nó vào
công việc)
Chuẩn bị :
- Cảm biến mưa
- Module rơle 5V 1 kênh
- Motor

52. 52
Sơ đồ kết nối cảm biến mưa với motor:
Hình 2.11. Kết nối ứng dụng chân Digital của cảm biến mưa [5]
Nguyên lí hoạt động :
Khi có nước, module cảm biến đưa ra chân D0 mức 1. Module Rơle không hoạt
động nên motor hoat động. Khi không có nước, chân D0 xuống mức 0, modul Rơle
hoạt động nên motor không hoạt động.
● Sử dụng chức năng chân Analog:
Sử dụng chức năng chân Analog để đưa tín hiệu vào chân I/O của VĐK. Chân
AO dùng để xác định độ lớn của giọt nước, bằng cách đưa vào ADC của VĐK.
2.5.2.3. Động cơ Servo
a) Tổng quan về động cơ Servo
Hình 2.12. Hình ảnh động cơ Servo [5]
Servo là một dạng động cơ điện đặc biệt. Không giống như động cơ thông
thường cứ cắm điện vào là quay liên tục, Servo chỉ quay khi được điều khiển (bằng
xung PWM) với góc quay nằm trong khoảng bất kì từ (0 – 180) độ. Mỗi loại Servo có

53. 53
kích thước, khối lượng và cấu tạo khác nhau. Có loại thì nặng chỉ 9g (chủ yếu dùng
trên máy bay mô hình), có loại thì sở hữu một momen lực lớn (vài chục Newton/m),
hoặc có loại thì khỏe và chắc chắn,...
Mặt khác, động cơ Servo được thiết kế cho những hệ thống hồi tiếp vòng kín.
Tín hiệu ra của động cơ được nối với một mạch điều khiển. Khi động cơ quay, vận tốc
và vị trí sẽ được hồi tiếp về mạch điều khiển này. Nếu có bầt kỳ lý do nào ngăn cản
chuyển động quay của động cơ, cơ cấu hồi tiếp sẽ nhận thấy tín hiệu ra chưa đạt được
vị trí mong muốn. Mạch điều khiển tiếp tục chỉnh sai lệch cho động cơ đạt được điểm
chính xác.
Động cơ Servo có nhiều kiểu dáng và kích thước, được sử dụng trong nhiều
máy khác nhau, từ máy tiện điều khiển bằng tay cho đến các mô hình máy bay và xe
hơi. Ứng dụng mới nhất của động cơ Servo là trong các robot, cùng loại với các động
cơ dùng trong mô hình máy bay và xe hơi.
Các động cơ Servo điều khiển bằng liên lạc vô tuyến được gọi là động cơ Servo
R/C (radio- controlled). Trong thực tế, bản thân động cơ Servo không phải được điều
khiển bằng vô tuyến, nó chỉ nối với máy thu vô tuyến trên máy bay hay xe hơi. Động
cơ Servo nhận tín hiệu từ máy thu này. Như vậy có nghĩa là ta không cần phải điều
khiển robot bằng tín hiệu vô tuyến bằng cách sử dụng một động cơ Servo, trừ khi ta
muốn thế. Ta có thể điều khiển động cơ Servo bằng máy tính, một bộ vi xử lý hay
thậm chí một mạch điện tử đơn giản dùng IC 555.
b) Thông số kỹ thuật
Một số thông số chính của động cơ Servo MG90S
● Điện áp cung cấp: 4.8 ~ 7.2V.
● Tốc độ: (4.8V không tải): 0.11 giây/độ
● Momen xoắn: 2kg/cm
● Dải nhiệt độ: (0 ~ 55)0
C
● Góc quay: 1800
● Chất liệu bánh răng: Nhôm hợp kim.
● Khối lượng: 13.6g.
● Kích thước: 22.8 x 12.2 x 28.5mm.
● Dây cam, đỏ, đen lần lượt là: dây xung, VCC, GND

54. 54
c) Cấu Tạo của một động cơ Servo
Các thành phần chính của động cơ Servo gồm:
Hình 2.13. Hình ảnh cấu tạo của động cơ Servo [5]
d) Servo và điều biến độ rộng xung
Trục của động cơ Servo R/C được định vị nhờ vào kỹ thuật gọi là điều biến độ
rộng xung (PWM). Trong hệ thống này, Servo là đáp ứng của một dãy các xung số ổn
định. Cụ thể hơn, mạch điều khiển là đáp ứng của một tín hiệu số có các xung biến đổi
từ 1 – 2 ms. Các xung này được gởi đi 50 lần/giây. Chú ý rằng không phải số xung
trong một giây điều khiển Servo mà là chiều dài của các xung. Servo đòi hỏi khoảng
(30 – 60) xung/giây. Nếu số này qúa thấp, độ chính xác và công suất để duy trì Servo
sẽ giảm.
Với độ dài xung 1 ms, động cơ Servo được điều khiển quay theo một chiều (giả
sử là chiều kim đồng hồ như hình dưới đây).

55. 55
Hình 2.14. Điều khiển vị trí của trục ra của động cơ bằng cách điều chế độ rộng xung.
Với độ dài xung 2 ms, động cơ Servo quay theo chiều ngược lại. Kỹ thuật này
còn được gọi là tỉ lệ số - chuyển động của động cơ Servo tỉ lệ với tín hiệu số điều
khiển. Công suất cung cấp cho động cơ bên trong Servo cũng tỉ lệ với độ lệch giữa vị
trí hiện tại của trục ra với vị trí nó cần đến. Nếu Servo ở gần vị trí đích, động cơ được
truyền động với tốc độ thấp. Điều này đảm bảo rằng động cơ không vượt quá điểm
định đến. Nhưng nếu Servo ở xa vị trí đích nó sẽ được truyền động với vận tốc tối đa
để đến đích càng nhanh càng tốt. Khi trục ra đến vị trí mong muốn, động cơ giảm tốc.
Quá trình tưởng chừng như phức tạp này diễn ra trong khoảng thời gian rất ngắn - một
Servo trung bình có thể quay 600
trong vòng ¼ - ½ giây.
Vì độ dài xung có thể thay đổi tùy theo hãng chế tạo nên ta phải chọn Servo và
máy thu vô tuyến thuộc cùng một hãng để đảm bảo sự tương thích. Đối với robot, ta
phải làm một vài thí nghiệm để xác định độ dài xung tối ưu.

56. 56
CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG HỆ THỐNG GẠT NƯỚC MƯA TỰ ĐỘNG
3.1. Xây dựng sơ đồ khối của hệ thống gạt nước mưa tự động
Hình 3.1. Sơ đồ khối của hệ thống gạt nước mưa tự động.
Nhiệm vụ - chức năng các khối chức năng của hệ thống:
- Khối nguồn (Power): Cung cấp điện áp ổn định cho tất cả các khối trong hệ
thống, khối nguồn được sử dụng để ổn định và cấp điện áp 5V DC cho khối điều khiển
(arduino) và động cơ Servo DC cũng như cấp nguồn cho mạch hoạt động.
- Khối cảm biến (Cảm biến mưa): Khối này có nhiệm vụ lấy mẫu tín hiệu mưa
và chuyển thành giá trị điện áp để đưa đến vi điều khiển để xử lý. Ở đề tài này em sử
dụng cảm biến mưa để phát hiện khi trời có mưa và lưu lượng nước mưa. Senor được
cố định trong kính xe. Khi có mưa rơi trên board cảm biến sẽ tạo ra môi trường dẫn
điện và tạo ra tín hiệu đưa đến bộ điều khiển. Cảm biến sẽ cảm nhận lượng mưa và cho
ra tín hiệu điều khiển tới bộ điều khiển. Bộ phận điều khiển sẽ tự động kích hoạt động
cơ gạt nước hoạt động cũng như hoạt động ở tốc độ cao hoặc tốc độ thấp dựa trên
lượng mưa được phát hiện từ khối cảm biến.
- Khối điều khiển: Khối này làm nhiệm vụ giao tiếp, nhận và xử lý dữ liệu từ
cảm biến, điều khiển các thiết bị ngoại vi. Ở đây khối điều khiển đóng vai trò rất quan
trọng, nhận tín hiệu từ khối cảm biến (cảm biến mưa) và xử lí thông tin để từ đó đưa
tín hiệu đến khối chấp hành (để tác động điều khiển động cơ gạt nước hoạt động theo
yêu cầu).
- Động cơ gạt nước: Ở đây sử dụng động cơ Servo DC, động cơ này được nối
với hệ thống cần gạt nước để gạt nước khi có mưa. Động cơ nhận tín hiệu điều khiển

57. 57
từ bộ điều khiển để từ đó hoạt động theo yêu cầu.
3.2. Sơ đồ nguyên lý
Hình 3.2. Sơ đồ nguyên lý của mạch gạt nước tự động.
Nguyên lý:
Ban đầu khi cấp nguồn cho mạch, vi điều khiển sẽ cấu hình các tham số và khởi
động hệ thống. Vi điều khiển sẽ đọc tín hiệu cảm biến tại chân A0 (lượng mưa theo
thang ADC 10 bit) so sánh với các ngưỡng nếu lượng mưa nhỏ < 200 thì động cơ
không quay, nếu lượng mưa > 200 và nhỏ hơn 500 thì bật động cơ gạt nước hoạt động
ở tốc độ 1, nếu lượng mưa lớn hơn 500 thì bật động cơ gạt nước ở tốc độ 2. Đồng thời
để khắc phục hiện tượng mưa sương hoặc sương mù mà lượng nước trên cảm biến quá
nhỏ (<200) thì em đã thêm một nút nhấn để khi trời mưa quá nhỏ thì ta có thể sử dụng
nút nhấn để bật động cơ gạt nước lúc này động cơ gạt nước chỉ gạt 2 lần là dừng lại.
3.3. Nguyên lý hoạt động chung của hệ thống gạt nước tự động
Động cơ sẽ tự động ON trong suốt thời gian có mưa. Senor được gắn cố định
trên kính xe. Khi có mưa rơi trên board cảm biến sẽ tạo ra môi trường dẫn điện và tạo
ra tín hiệu điện áp để đưa đến đầu vào ADC của bộ điều khiển. Cảm biến mưa sẽ cảm
nhận lượng mưa ít hay nhiều để từ đó xuất ra tín hiệu điện áp cao hay thấp để đưa tới
tới bộ điều khiển. Từ đó bộ phận điều khiển sẽ tự động kích hoạt động cơ gạt nước
quay nhanh hay chậm. Hoạt động này được gọi là "hệ thống gạt nước mưa tự động".
Cảm biến mưa được sử dụng để phát hiện mưa và lượng nước trên kính chắn
gió sau đó gửi tín hiệu cho bộ điều khiển. Tín hiệu từ chân A0 của cảm biến được đưa

58. 58
đến chân đầu vào ADC của bộ điều khiển, bộ điều khiển sẽ kích hoạt động cơ hoạt
động và động cơ hoạt động ở tốc độ cao hay thấp dựa trên lượng mưa trên mặt kính.
Nếu lượng nước ít thì động cơ gạt nước được kích hoạt ở tốc độ thấp, còn nếu lượng
nước mưa lớn thì động cơ gạt nước kích hoạt ở tốc độ cao.
3.4. Kết nối các khối chức năng trong hệ thống
3.4.1. Kết nối động cơ Servo với Arduino
Động cơ Servo là động cơ cho phép chúng ta có thể điều khiển được tốc độ
quay và góc quay. Ngoài ra, động cơ Servo cho phép chúng ta có thể điều khiển và
thực thi lệnh rất chính xác.
- Động cơ servo được chia ra làm nhiều loại, có 2 loại phổ biến nhất là:
+ Động cơ servo quay 180°: Futaba S3003, ...
+ Động cơ servo quay 360°: MG995, MG996R ...
- Mỗi loại động cơ Servo đều có thông số kỹ thuật khác nhau.
- Thường động cơ Servo có 3 dây: đỏ, đen và vàng.Trong đó có 2 dây nguồn và
1 dây tín hiệu.
Động cơ Servo được sử dụng trong đề tài này là loại Tower Pro MG90S. Động
cơ này quay được 180° (trái 90° và phải 90°).
Dựa theo nguyên lý đã trình bày ở trên, ta lắp đặt động cơ theo sơ đồ sau:
● Dây vàng nối với PIN 9 hay các PIN PWM tương đương (những PIN có kí
hiệu ~ ở trước)
● Dây đỏ nối với nguồn 5V
● Dây đen nối vào chân âm

59. 59
Hình 3.3. Sơ đồ kết nối giữa động cơ và Arduino.
Mạch sau khi hoàn tất việc lắp đặt ta được như sau:
Hình 3.4. Mô hình thực tế sau khi kết nối động cơ và Arduino.

60. 60
3.4.2. Kết nối cảm biến mưa với Arduino
Để xác định được độ lớn của nước cũng như là giá trị của cảm biến ta sử dụng
chức năng chân Analog để đưa tín hiệu vào chân I/O của VĐK. Chân AO dùng để xác
định độ lớn của giọt nước, bằng cách đưa vào ADC (A0) của VĐK.
- Kết nối hai khối của cảm biến mưa:
Hình 3.5. Kết nối khối cảm biến và khối so sánh của bộ cảm biến mưa.
- Dựa vào chức năng sử dụng ta có sơ đồ kết nối giữa cảm biến mưa và Arduino
như sau:
Cảm biến mưa → Arduino
VCC 5V
GND GND
A0 Analog (A0)
Hình 3.6. Mô hình thực tế sau khi kết nối cảm biến mưa và Arduino.

61. 61
+) Chân VCC của cảm biến mưa kết nối với nguồn 5V của Arduino để cấp
nguồn cho cảm biến.
+) AO của cảm biến mưa nối với chân A0 của Arduino để xác định độ lớn của
giọt nước, bằng cách đưa vào ADC của VĐK.
+) Ta có thể điều chỉnh độ nhạy bằng biến trở.
3.5. Xây dựng lưu đồ thuật toán cho hệ thống gạt nước mưa tự động
Hình 3.7. Lưu đồ thuật toán hệ thống gạt nước tự động.
3.6. Kết quả đạt được
3.6.1. Kết quả đạt được về mặt lý thuyết
Qua quá trình tìm hiểu và thực hiện đề tài em đã thu được một số kết quả sau:
- Hiểu rõ hơn về hệ thống gạt nước và rửa kính trên ô tô.