BÁO CÁO Hệ thống nhúng Đề tài : THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÔ HÌNH NHÀ THÔNG MINH

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ 🙚🙚🙚 BÁO CÁO MÔN HỌC Đề tài : THIẾT KẾ CHẾ TẠO MƠ HÌNH NHÀ THÔNG MINH Giảng viên hướng Ts Nguyễn Ngọc Minh dẫn: Nhóm sinh viên: Phạm Đức Sơn – B17DCDT161 Nguyễn Thành Chung – B17DCDT025 Trần Xuân Đỉnh – B17DCDT037 Nguyễn Hải Cường – B17DCDT028 Nhóm: Nhóm mơn học: 01 Hà Nội, tháng năm 2021 LỜI MỞ ĐẦU Vài năm trở lại đây, giới dần tiến vào kỷ nguyên Internet of Things (IoTs), nhà thông minh trở thành xu hướng công nghệ tất yếu tiêu chuẩn nhà đại Mặc dù dựa tảng IOT, nhiên có nhiều tiếp cận khác việc thiết kế mơ hình nhà thơng minh Một số cách kể đến sử dụng máy tính nhúng Raspberry PI3, Orange Pi One, PIC Arduino Trong đề tài này, nhóm em nghiên cứu: “Thiết kế chế tạo mơ hình nhà thơng minh” erry Pi, ESP8266 Bạn xây dựng ứng dụng điều khiển MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Giới thiệu IoT 1.1.1 Một số khái niệm IoT 1.1.2 Cơ sở kỹ thuật IoT 1.1.3 Xu hướng phát triển giới với IoT 1.1.4 Ứng dụng IoT 1.1.5 Thách thức việc nghiên cứu triển khai IoT 1.2 Tổng quan nhà thông minh 1.2.1 Giới thiệu mơ hình nhà thơng minh 1.2.2 Nguyên tắc hoạt động nhà thông minh 1.2.3 Xu hướng phát triển nhà thông minh 1.3 Kết luận chương CHƯƠNG 2: CÁC MODULE BỘ ĐIỀU KHIỂN NHÀ THÔNG MINH 2.1 Module wifi ESP8266 10 10 11 11 2.1.1 Giới thiệu ESP8266 11 2.1.2 Thông số kỹ thuật 11 2.1.3 Các chân ESP8266 12 2.1.4 Ứng dụng ESP8266 12 2.2 Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11 12 2.3 Cảm biến lửa 13 2.4 Cảm biến khí gas MQ2 14 2.5 Màn hình LCD 15 CHƯƠNG THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH NHÀ THƠNG MINH 16 3.1 Yêu cầu thiết kế 16 3.2 Ứng dụng Blynk 17 3.3 Chế tạo 26 erry Pi, ESP8266 Bạn xây dựng ứng dụng điều khiển 3.4 Kết luận chương 27 KẾT LUẬN 28 TÀI LIỆU THAM KHẢO 29 erry Pi, ESP8266 Bạn xây dựng ứng dụng điều khiển CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chương trình bày xu hướng phát triển Internet vạn vật (IoT) ứng dụng phổ biến dựa tảng IoT Ngồi ra, nhà thơng minh ứng dụng quan tâm dựa tảng IoT trình bày chương 1.1 Giới thiệu IoT 1.1.1 Một số khái niệm IoT Mạng lưới vạn vật kết nối Internet mạng lưới thiết bị kết nối internet viết tắt IoT kịch giới, mà đồ vật, người cung cấp định danh riêng mình, tất có khả truyền tải, trao đổi thông tin, liệu qua mạng mà không cần đến tương tác trực tiếp người với người, hay người với máy tính IoT phát triển từ hội tụ công nghệ không dây, công nghệ vi điện tử Internet Nói đơn giản tập hợp thiết bị có khả kết nối với nhau, với Internet với giới bên để thực cơng việc Hay hiểu cách đơn giản IOT tất thiết bị kết nối với Việc kết nối thực qua Wifi, mạng viễn thơng băng rộng (3G, 4G), Bluetooth, ZigBee, hồng ngoại… Các thiết bị điện thoại thơng minh, máy pha cafe, máy giặt, tai nghe, bóng đèn, nhiều thiết bị khác Cisco, nhà cung cấp giải pháp thiết bị mạng hàng đầu dự báo: Đến năm 2020, có khoảng 50 tỷ đồ vật kết nối vào Internet, chí số cịn gia tăng nhiều IoT mạng khổng lồ kết nối tất thứ, bao gồm người tồn mối quan hệ người người, người thiết bị, thiết bị thiết bị Một mạng lưới IoT chứa đến 50 đến 100 nghìn tỉ đối tượng kết nối mạng lưới theo dõi di chuyển đối tượng Một người sống thành thị bị bao bọc xung quanh 1000 đến 5000 đối tượng có khả theo dõi 1.1.2 Cơ sở kỹ thuật IoT Điểm quan trọng IoT đối tượng phải nhận biết định dạng (identifiable) Nếu đối tượng, kể người, "đánh dấu" để phân biệt thân đối tượng với thứ xung quanh hồn tồn quản lý thơng qua máy tính Việc đánh dấu (tagging) thực thông qua erry Pi, ESP8266 Bạn xây dựng ứng dụng điều khiển nhiều công nghệ, chẳng hạn RFID, NFC, mã vạch, mã QR, watermark kĩ thuật số Việc kết nối thực qua Wi-Fi, mạng viễn thơng băng rộng (3G, 4G), Bluetooth, ZigBee, hồng ngoại Ngoài kĩ thuật nói trên, nhìn từ giới web, sử dụng địa độc để xác định vật, chẳng hạn địa IP Mỗi thiết bị có IP riêng biệt không nhầm lẫn Sự xuất IPv6 với khơng gian địa rộng lớn giúp thứ dễ dàng kết nối vào Internet kết nối với 1.1.3 Xu hướng phát triển giới với IoT Mặc dù manh nha từ lâu kỷ nguyên Internet of Things thực sự ý bùng nổ năm gần đây, sau phát triển smartphone, tablet kết nối không dây… Và sau nhận ý cộng đồng, IoT cho thấy tiềm với số liệu đáng kinh ngạc Là “một phát kiến quan trọng quyền lực loài người”, Cisco IBSG, nhà cung cấp giải pháp thiết bị mạng hàng đầu dự báo: Đến năm 2020, có khoảng 50 tỷ đồ vật kết nối vào Internet, bao gồm hàng tỷ thiết bị di động, tivi, máy giặt, … Để thấy phát triển lĩnh vực này, họ đưa số liệu vào năm 1984, mà Cisco thành lập có khoảng 1.000 thiết bị kết nối mạng tồn cầu, đến năm 2010, số lên mức 10 tỷ Intel, đơn vị tham gia vào thị trường sản xuất chip cho thiết bị thông minh phục vụ IoT thu tỷ USD năm 2014 từ lĩnh vực này, tăng trưởng 19% so với năm 2013 Những số khẳng định IOT xu hướng tương lai Internet of Things đến năm 2020 dự kiến đạt đến: + tỷ người kết nối với + ngàn tỷ USD doanh thu + Hơn 25 triệu ứng dụng + Hơn 25 tỷ hệ thống nhúng thông minh + 50 ngàn tỷ Gigabytes liệu Tác động IoT đa dạng, lĩnh vực: quản lý hạ tầng, y tế, xây dựng tự động hóa, giao thơng… Cụ thể với lĩnh vực sản xuất - chế tạo, theo thống kê PwC, có 35% nhà sản xuất sử dụng cảm biến thông minh, 10% dự kiến sử dụng 8% có kế hoạch sử dụng thiết bị thông minh năm tới Trong lĩnh vực dầu khí, khai thác mỏ, dự kiến có 5,4 triệu thiết bị IoT triển khai sở khai thác tới năm 2020 Chủ yếu cảm biến kết nối Internet giúp cung cấp thông tin môi trường Dầu khí ngành cơng nghiệp chủ chốt ứng dụng IoT diện rộng tới năm 2020 Trong đó, xe kết nối xu hướng bật thiết bị IoT Dự tính tới năm 2020, có 220 triệu xe kết nối lưu thông đường Về bảo hiểm, 74% lãnh đạo ngành bảo hiểm tin IoT thay đổi sách bảo hiểm năm tới, 74% có kế hoạch đầu tư phát triển thực chiến lược IoT - theo nghiên cứu SMA Research erry Pi, ESP8266 Bạn xây dựng ứng dụng điều khiển Cịn với quốc phòng, chi tiêu cho thiết bị bay không người lái dự kiến đạt 8,7 tỉ USD vào năm 2020 Ngoài ra, theo dự báo Frost & Sullivan, có khoảng 126.000 robot quân triển khai vào năm 2020 Về nhà kết nối, tới năm 2030, phần lớn thiết bị gia đình kết nối Internet Các nhà sản xuất trang bị tính kết nối cho vật dụng mà họ sản xuất Lĩnh vực nơng nghiệp khơng nằm ngồi vịng xốy IoT Dự kiến có 75 triệu thiết bị IoT triển khai lĩnh vực vào năm 2020, với tỉ lệ tăng hàng năm đạt 20% Chủ yếu cảm biến đặt lòng đất để theo dõi độ axit, nhiệt độ thông số giúp canh tác vụ mùa hiệu Trong lĩnh vực dịch vụ ăn uống, có 310 triệu thiết bị IoT công ty cung cấp dịch vụ ăn uống sử dụng vào năm 2020 Phần lớn thiết bị kết nối thông tin tới quầy bán thực phẩm công ty sản xuất đồ ăn nhanh Vì thế, Internet of Thing chìa khóa thành cơng tương lai Sự tăng trưởng nhanh chóng IoT đẩy mạnh nhờ loạt diễn tiến ngành công nghiệp như: Chi phí cho hệ thống tích hợp, thiết bị cảm biến ứng dụng giảm mạnh – giá thành hệ thống, thiết bị cảm biến tích hợp ngày giảm tác động mở rộng quy mô kinh tế thị trường tồn cầu hóa Ví dụ chi phí thẻ nhận dạng RFID giảm tới 40% xuống mức 10 cents (khoảng 2.200 đồng) năm ngoái Bên cạnh đó, cơng nghệ khơng dây đáp ứng đa tiêu chuẩn giúp giảm giá thành mặt hàng thiết bị kết nối không dây; giao thức Internet giúp thực hóa việc kết nối hàng tỷ thiết bị vào mạng lưới Internet Hiện thị trường có ngày nhiều thiết bị di động giá rẻ, cải thiện điều kiện kinh tế nhóm khách hàng Châu Á dẫn đến gia tăng theo cấp số nhân sử dụng thiết bị di động khu vực 1.1.4 Ứng dụng IoT IoT có ứng dụng rộng vơ cùng, kể số thư sau: • Quản lý chất thải • Quản lý lập kế hoạch quản lý thị • Quản lý mơi trường • Phản hồi tình khẩn cấp • Mua sắm thơng minh • Quản lý thiết bị cá nhân • Đồng hồ đo thơng minh • Tự động hóa ngơi nhà… erry Pi, ESP8266 Bạn xây dựng ứng dụng điều khiển Tác động IoT đa dạng, lĩnh vực: quản lý hạ tầng, y tế, xây dựng tự động hóa, giao thông… Cụ thể lĩnh vực y tế, Thiết bị IoT sử dụng phép theo dõi sức khỏe từ xa hệ thống thông báo khẩn cấp Các thiết bị theo dõi sức khỏe dao động từ huyết áp nhịp tim với thiết bị tiên tiến có khả giám sát cấy ghép đặc biệt, chẳng hạn máy điều hịa nhịp trợ thính tiên tiến cảm biến đặc biệt trang bị khơng gian sống để theo dõi sức khỏe thịnh vượng chung người già, bảo đảm xử lý thích hợp quản trị hỗ trợ người dân lấy lại tính di động thơng qua điều trị tốt thiết bị tiêu dùng khác để khuyến khích lối sống lành mạnh, chẳng hạn như, quy mơ kết nối máy theo dõi tim mặc 1.1.5 Thách thức việc nghiên cứu triển khai IoT Hiện doanh nghiệp Việt Nam thường áp dụng cơng nghệ thơng tin quản lí sản xuất Việc áp dụng IoT hạn chế, nhiên tương lai xu hướng tất yếu mà giới bước vào “cách mạng công nghiệp lần thứ 4” thời đại liên kết giới thực ảo Việt Nam cố gắng bắt kịp xu hướng tiến giới, để áp dụng công nghiệp IoT Việt Nam phải đương đầu với bộn bề khó khăn thách thức Những lợi ích IoT có mặt khắp nơi tất lĩnh vực – điều khơng thể phủ định Tuy với kinh tế đứng thứ Đông Nam Á Việt Nam ta thấy số thách thức như: giá thành thiết bị, vùng phủ kết nối, linh hoạt, tính bảo mật, Hơm BKAII bạn thảo luận khó khăn IoT Việt Nam nhé! Chi phí đầu tư lớn dẫn tới doanh nghiệp chưa sẵn sàng áp dụng Trên thực tế để tạo sản phẩm khơng khó chi phí để tiếp thị, thuyết phục cộng đồng sử dụng lại vấn đề khó khăn Hơn nữa, chi phí để quảng bá sản phẩm khơng lớn chi phí để tạo sản phẩm mẫu lại cao Từ lên ý tưởng đến vào sản xuất nhiều thời gian, mà hệ thống phần cứng, thiết bị phụ trợ Việt Nam nhiều chưa đủ để đáp ứng Vấn đề giá thành thiết bị khiến cho doanh nghiệp rụt rè áp dụng IoT vào q trình sản xuất quản lí Tiêu chuẩn chung Việc thiếu tiêu chuẩn lại có nhiều giao thức kết nối sử dụng cản trở cho IoT phát triển Các giao thức với mức tiêu thụ lượng erry Pi, ESP8266 Bạn xây dựng ứng dụng điều khiển thấp: LTE, Sigfox, onramp,…được sử dụng rộng rãi mà chưa có chuẩn giao thức rõ ràng Hiện liên minh AllSeen thành lập để xóa bỏ cản trở việc phát triển Internet of Thing, để Việt Nam xóa bỏ khó khăn tiếp cận IoT lại trình cần nhiều thời gian nỗ lực lẽ Việt Nam chưa có quy chuẩn rõ ràng cho thiết bị truyền thông IoT Nhu cầu người dùng Việt Nam nước xã hội chủ nghĩa, đời sống người dân cịn nghèo đói, trình độ hiểu biết khoa học cơng nghệ chưa thực đồng Bởi thuyết phục người dân sử dụng ứng dụng cơng nghệ địi hỏi tư sáng tạo điều vơ khó khăn Với tư truyền thống tâm lí ngại thay đổi, sợ tiếp cận việc xu hướng IoT thâm nhập vào ngơi nhà Việt tốn khơng dễ dàng IoT tốt cho nhà sản xuất họ dễ dàng có liệu người dùng thông qua loạt ứng dụng, nhiên người dùng phải thấy lợi ích từ cơng nghệ đáp ứng thời gian dài, không họ bỏ qua Vùng phủ kết nối Ngày thiết bị thông minh smart phone, ipad, macbook,…được sử dụng vô phổ biến Người dùng thiết bị kết nối Internet ln hi vọng vùng phủ hay dung lượng họ hài lòng ứng dụng hoạt động tốt đâu Đó với kết nối đơn giản mà ta hiểu được, kết nối IoT vấn đề trở nên phức tạp hơn, đa dạng với công suất cường độ lớn Như vấn đề cấp thiết đặt nhà cung cấp mạng phải có phương án nâng cao nỗ lực quản lí vận hành Tính linh hoạt đa dạng Tính linh hoạt cần thiết có nhiều thiết bị IoT kết nối tốc độ kết nối diễn nhanh tốc độ kết nối băng rộng di động Mật độ kết nối thiết bị IoT không đồng tạo lưu lượng lớn đột ngột Sự đa dạng đặc biệt quan trọng cơng nghệ IoT u cầu tương thích thiết bị với Năng lượng Pin Càng nhiều thiết bị thơng minh đời địi hỏi lượng tiêu thụ lượng lớn Các nhà sản xuất quan tâm đến việc tiêu thụ lượng thiết bị để góp phần giảm thiểu tiêu hao Tuy nhiên quốc gia đáp ứng yêu cầu việc cung cấp lượng An ninh bảo mật Với giới kết nối việc điểm yếu thiết bị điều vô dễ dàng Đối với thiết bị cá nhân có khả kết nối internet đề an ninh, bảo mật thông tin lại mối quan tâm hàng đầu Khả giao tiếp tự động thiết bị IoT làm cho việc đảm bảo riêng tư khó khăn nhiều Đây vấn đề khiến người dùng e ngại tiếp cận phương pháp ứng dụng IoT Đơn giản erry Pi, ESP8266 Bạn xây dựng ứng dụng điều khiển với đồng hồ thông minh smarthome mà tất hoạt động nhà bạn bị ghi lại kiểm sốt 1.2 Tổng quan nhà thơng minh 1.2.1 Giới thiệu mơ hình nhà thơng minh Nhà thơng minh (tiếng Anh: home automation, domotics, smart home Intellihome) kiểu nhà lắp đặt thiết bị điện, điện tử điều khiển tự động hoá bán tự động Thay người thực thao tác quản lý, điều khiển Hệ thống điện tử giao tiếp với người dùng thông qua bảng điện tử đặt nhà, ứng dụng điện thoại di động, máy tính bảng giao diện web Trong nhà thông minh, đồ dùng nhà từ phòng ngủ, phòng khách đến toilet gắn điều khiển điện tử kết nối với Internet điện thoại di động, cho phép chủ nhân điều khiển vật dụng từ xa lập trình cho thiết bị nhà hoạt động theo lịch Thêm vào đó, đồ gia dụng hiểu ngơn ngữ có khả tương tác với nhau…” Nhìn góc độ cơng nghệ, nhà thông minh không kiến trúc đơn nữa, mà cỗ máy lập trình hồn hảo, để đưa đến tiện ích cho người sống Có thể so sánh nơm na, nhà thông thường, thao tác phải tiến hành thủ công học theo nguyên tắc mở/tắt Smart-home giúp cho gia chủ xử lý thiết bị cách “thông minh”, tiện dụng, an toàn đẳng cấp nhiều, không hạn chế khoảng cách 1.2.2 Nguyên tắc hoạt động nhà thông minh Một hệ thống nhà thông minh thiết kế gồm: Một trung tâm điều khiển não nhà thơng minh, có nhiệm vụ kết nối thiết bị lại với điều khiển toàn hệ thống Các thiết bị điện đầu cuối vật dụng điện tử nhà hệ thống cửa nhà, cổng, điều hòa, rèm mành, hệ thống ánh sáng, quạt thơng gió, tivi, bếp gas, hệ thống camera giám sát, bảo vệ an ninh… Bạn cài đặt thiết bị sau bắt đầu cho trung tâm điều khiển học lệnh tất thiết bị Việc tạo lập hệ thống nhà thông minh không phức tạp, chí cho người chưa thơng thạo thiết bị cơng nghệ tự kết nối học lệnh tài liệu hướng dẫn mà không cần đến nhân viên kỹ thuật chuyên môn Sau cài đặt kết nối tất cả, bạn bắt đầu tạo ngữ cảnh thông minh riêng phù hợp với sở thích hồn cảnh gia đình bạn Chỉ hệ thống nhà thông minh hoàn tất bạn tận hưởng sống với ngữ cảnh bạn tạo điều khiển tất thiết bị kết nối 1.2.3 Xu hướng phát triển nhà thông minh erry Pi, ESP8266 Bạn xây dựng ứng dụng điều khiển 3.1 Yêu cầu thiết kế Chúng ta sống thời đại với nhiều công nghệ đại khiến cho sống trở nên dễ dàng Trong vài năm trở lại đây, bước tiến lớn công nghệ khiến cho nhà ngập tràn thiết bị cơng nghệ cao Nói cách đơn giản giải pháp cơng nghệ cho phép điều hành nhà thơng qua thiết bị điều khiển từ xa, thường điện thoại thơng minh máy tính bảng Có thể kiểm soát thiết bị điện chiếu sáng đến thiết bị đảm bảo an ninh… Giới thiệu điều khiển: Cấu trúc đơn giản, dễ điều khiển Mơ hình nhà thông minh thiết kế với chức sau: Điều khiển thiết bị từ xa biết trạng thái thiết bị Đo nhiệt độ, độ ẩm nhà hiển thị lên LCD điện thoại … Tự động phát cảnh báo điện thoại có cố Tự động bơm nước phát lửa Tự động quạt thổi khí ga bị rò rỉ Với chức thiết kế nêu trên, sơ đồ khối hệ thống thiết kế hình: Sơ đồ khối hệ thống Chức nhiệm vụ khối sơ đồ sau: 16 erry Pi, ESP8266 Bạn xây dựng ứng dụng điều khiển * Khối nguồn: Sử dụng nguồn 12v, qua module hạ áp LM2596 hạ xuống 5v để dùng cho vi điều khiển cảm biến Tại khơng dùng thẳng nguồn 5v? Vì cần 12v để điều khiển quạt máy bơm * Khối vi xử lý: ESP8266 xử lý trung tâm mạch, sử dụng nguồn 5v * Khối cảnh báo: Sử dụng cịi cảnh báo có tín hiệu nguy hiểm (khí ga rò rỉ, lửa, nhiệt độ cao) * Khối hiển thị: LCD 16x2 I2C, hiển thị kết lên hình * Khối cảm biến: Nhiệt độ: DHT 11 đo hiển thị nhiệt độ độ ẩm Khí ga: Theo dõi phát khí ga rị rỉ Lửa: Phát có lửa * Khối ngoại vi: - Máy bơm sử dụng nguyên lý module relay để kích hoạt máy bơm, dùng nguồn 5v để kích, máy bơm 12v hoạt động có cháy - Quạt gió: Sử dụng ngun lý module Relay để kích hoạt quạt gió, dùng nguồn 5v để kích, quạt gió 12v hoạt động có khí ga Với sơ đồ khối hệ thống trên, toán đặt nghiên cứu chế tạo nhà thông minh thực chức điều khiển thiết bị từ xa qua mạng wifi, đo nhiệt độ độ ẩm từ đưa giải pháp điều chỉnh thích hợp cho nhà, thị nhiệt độ , độ ẩm, cảnh báo lên hình LCD hình điện thoại sau nhắn tin cảnh báo nhiệt độ nhà tang cao, tự động bơm nước vào để dập lửa, tự động bật quạt thơng gió để khí ga 3.2 Ứng dụng Blynk Blynk tảng có ứng dụng iOS, Android cho phép điều khiển Arduino , Raspbcách kéo, thả Widget Blynk thiết kế cho IoT, điều khiển phần cứng từ xa, hiển thị liệu cảm biến, lưu trữ liệu làm vài điều khác thú vị a) Cách cài đặt Blynk Bắt đầu với ứng dụng thư viện Blynk 17 erry Pi, ESP8266 Bạn xây dựng ứng dụng điều khiển Phần thiết bị phải phù hợp đáp ứng với Blynk Nếu phần cứng khơng có module kết nối, sử dụng module hỗ trợ Ethernet, Wifi, GPRS nhiều thiết bị hỗ trợ khác Blynk làm việc với Bluetooth USB Tải ứng dụng Blynk android ios - Với android truy cập vào: http://play.google.com/store/apps/details?id=cc.blynk - Với ios truy cập vào: http://itunes.apple.com/us/app/blynk-control-arduinoraspberry/id808760481?ls=1&mt=8 - Lấy mã Auth Token - Auth Token loại mã dùng để xác thực kết nối chương trình phần cứng - Tạo tài khoản ứng dụng Blynk máy chủ Việt Nam Phần Custom điền (IP: cloud.blynk.vn Port:8443) - Tạo dự án Sau đó, chọn bảng kết nối sử dụng - Khi tạo dự án thành công, chép gửi mã xác thực AuthToken qua tài khoản gmail - Kiểm tra gmail hộp thư đến tìm mã xác thực Auth Token cài đặt thư viện Blynk - Tải thư viện Blynk.zip - Giải nén thư viện Blynk.zip - Sao chép thư mục Blynk vào thư viện libraries ESP8266 Dán mã xác thực Auth Token - Sửa mã xác thực YourAuthToken, mã xác thực nằm gmail tạo dự án ứng dụng Blynk Ví dụ: char auth[] = “53e4da8793764b6197fc44a673ce4e21”; - Upload code cho phần cứng - Mở seri monitor ArduinoIDE 18 erry Pi, ESP8266 Bạn xây dựng ứng dụng điều khiển b) Cách hoạt động Blynk Blynk điều khiển I/O analog digital hardware trực tiếp Blynk App hardware trao đổi liệu qua Virtual Pin Nhưng chưa đủ Blynk thiết kế them Virtual pin(chân I/O ảo) Virtual Pin sử dụng để gửi liệu từ vi điều khiển đến Blynk App ngươc lại Điều mang lại lợi ích tất thứ kết nối đến vi điều khiển làm việc với Blynk Bạn gửi liệu từ Blynk App đến Virtual Pin, vi điều khiển nhận liệu Virtual Pin xử lý liệu phản hồi Smarthome Cần phân biệt Virtual Pin GPIO vi điều khiển Vi điều khiển gửi liệu App cách sử dụng Blynk.virtualWrite(pin, value) nhận liệu từ App cách sử dụng BLYNK_WRITE(vPIN) - Gửi liệu từ App đến hardware Bạn gửi liệu từ Widget App đến hardware qua Virtual Pin Ví dụ, Button Widget App gửi tín hiệu đến Hardware cách gửi qua Virtual V1 Trên hardware để nhận liệu từ Widget thực hiện: BLYNK-WRITE(V1) { Int pinData=param.asInt() } - Gửi mảng liệu Một số Widget nhiều output Các output từ Widget gửi đến Hardware dạng mảng Hardware lấy liệu sau: BLYNK_WRITE(V1) 19 erry Pi, ESP8266 Bạn xây dựng ứng dụng điều khiển { Int x=param[0].asInt(); Int y=param[1].asInt(); Int Z= param[N].asInt() } - Lấy liệu từ Hardware Có hai cách App lấy liệu từ Hardware qua virtual pin Widget yêu cầu hardware: Trên Hardware sử dụng BLYNK_READ() để gửi liệu đến Widget widget yêu cầu: BLYNK_READ(V0) { Blynk.virtualWrite(5,millis()/1000); } Hardware gửi đến liệu đến Widget: Hardware gửi liệu đến Widget Dữ liệu từ hardware gửi lên Blynk Server lưu trữ server Lưu ý, nên gửi liệu theo thời gian định trước tránh tưởng Flood Error(Hardware gửi nhiều lần, làm cho hardware bị kết nối), nên sử dụng BlynkTimer - Đồng với Hardware Nếu hardware kết nối đến internet reset, hardware lấy tất giá trị Widget App: BLYNK_CONNECTED(){ Blynk.syncAll(); } BLYNK_WRITE(V0){ … } 20 erry Pi, ESP8266 Bạn xây dựng ứng dụng điều khiển Hardware cập nhật giá trị Virtual Pin cách sử dụng Blynk.syncVirtual(V0) nhiều Virtual Pin Blynk.syncVirtual(V0, V1, V2 ) Hardware lưu trữ liệu server mà khơng cần có Widget cách gọi Blynk.virutalWrite(V0,value) - Đối với App Nếu muốn Widget đồng với Hardware App office sử dụng Blynk.virutalWrite Ví dụ bạn có Led Widget kết nối đến Virtual Pin V1, có nút vật lý kết nối đến Hardware Khi nhấn nút hardware, bạn muốn cập nhật trạng thái đến LedWidget Để làm điều gửi Blynk.virtualWrite(V1,255) nút vật lý hardware nhấn - Điều khiển nhiều thiết bị Blynk App hỗ trợ nhiều thiết bị Điều có nghĩa có thẻ gán Widget đến thiết bị với authtoken riêng Ví dụ button V1 điều khiển thiết bị A button V1 khác điều khiển thiết bị B Để sử dụng nhiều thiết bị project, phần Project Setting kích vào Device để chọn thêm thiết bị - Trạng thái online thiết bị Blynk App hỗ trợ trạng thái online nhiều thiết bị Blynk sử dụng HEARBEAT Cách tiếp cận thực cách hardware định kỳ gửi lệnh ping(mặc định 10s) Trong trường hợp, Server không nhận lệnh ping từ hardware 10s thêm 5s, server cho hardware kết nối đến Server - Hạn chế khuyến nghị: Khơng thực Blynk.virtualWrite Blynk*trong voidloop()- điều gây hardware kết nối Sử dụng hàm có Timer BlynkTimer Tránh sử dụng delay()- gây kết nối Khơng gửi q 100 giá trị/s – dẫn dến Flood Error Khi sử dụng ESP8266 lưu ý không gửi nhiều lệnh Blynk.virtualWrite hạn chế thiết bị số lượng request xử lý - Bắt đầu với Blynk App 21 erry Pi, ESP8266 Bạn xây dựng ứng dụng điều khiển Trên điện thoại sử dụng IOS Android tải phần mềm Blynk điện thoại Sau cài đặt đăng ký Account Blynk Giao diện đăng nhập Blynk Tại ta tạo tài khoản đăng nhập tài khoản có sẵn Sau đăng nhập hình Tạo new project Kéo hình sang trái, giao diện Project: 22 erry Pi, ESP8266 Bạn xây dựng ứng dụng điều khiển Chọn NewProject, thiết lập tên Project, chọn thiết bị Trong phần sử dụng ESP8266 chọn ESP8266 kiểu kết nối wifi Sau tạo Project, Blynk app gửi Auth Token đến gmail đăng ký Auth Token sử dụng để xác thực thiết bị Sau tạo xong project, vào phần Project Setting: Giao diện phần project settings Mỗi account đăng ký sử dụng dịch vụ đám mây Blynk cung cấp số Energy Với Widget tạo Project tốn tài nguyên Energy, người dùng muốn sử dụng thêm phải bỏ thêm tiền mua Energy Blynk có mã nguồn mở, nhiên để trì hoạt động tái phát triển cho Blynk, dịch vụ đám mây Blynk có thu phí theo nhu cầu người sử dụng Khi kích vào Devices thêm bớt Device Mỗi Device có Auth Token dùng để xác thực thiết bị đến Blynk Server - ThêmWidget 23 erry Pi, ESP8266 Bạn xây dựng ứng dụng điều khiển Thêm widget Ban đầu bảng vẽ trống, kích vị trí bảng vẽ, hộp Widget hiển thị Thêm Button vào vẽ Sau thêm Button, kích vào button, giữ di chuyển button đến vị trí thích hợp Kích vào Button để thiết lập, phần Output thiết lập Digital chọn GP4 tương ứng GPIO4 ESP8266 Sau thiết lập xong, thực Run để bắt đầu hoạt động Project Khi sửa đổi Project cần STOP chương trình lại thêm Widget khác 24 erry Pi, ESP8266 Bạn xây dựng ứng dụng điều khiển Chọn Pin cho Widget Giao diện 3.3 Chế tạo 25 erry Pi, ESP8266 Bạn xây dựng ứng dụng điều khiển Từ vấn đề cần giải trên, tạo nên mơ hình nhà thơng minh dựa thứ nêu Mơ hình nhà thơng minh Hiện thị thông số LCD 26 erry Pi, ESP8266 Bạn xây dựng ứng dụng điều khiển Hiển thị nhiệt độ độ ẩm Hiển thị cảnh báo có nhiệt độ cao 3.4 Kết luận chương Trong chương trình bày cách rõ ràng cách để tiến hành xây dựng mơ hình nhà thông minh bao gồm bước xây dựng sơ đồ khối, sơ đồ thuật toán đến thực chế tạo Giới thiệu cách tổng quan ứng dụng Blynk dùng để điều khiển thiết bị Quá trình chế tạo khảo sát cho thấy điều khiển hoạt động xác ổn định Tuy nhiên hạn chế thời gian trễ điều khiển 2s Nhiệt độ sai số 2°C 27 erry Pi, ESP8266 Bạn xây dựng ứng dụng điều khiển KẾT LUẬN Nhà nơi để trở sau ngày làm việc, nơi để nghỉ ngơi, nơi gắn kết người với Một nhà thông minh làm cho sống trở nên an toàn tiện nghi tạo cảm giác thoải mái cho người sử dụng Đồ án đưa giải pháp thiết kế nhà thông minh đơn giản Mơ hình thiết kế có khả quản lý thiết bị gia dụng cách linh hoạt qua thiết bị di động cầm tay, việc cảnh báo nguy hiểm cho nhà, cháy , ẩm, rị rỉ khí ga Hiển thị độ ẩm, nhiệt độ lên hình LCD điện thoại, tự động điều khiển quạt gió, máy bơm theo mơi trường, gửi cảnh báo qua điện thoại ngưỡng cho phép Mô hình nhà thơng minh thiết kế hoạt động xác, ổn định, đáp ứng yêu cầu đề Tuy nhiên, giới hạn thời gian thực đồ án, lực hạn chế nên mơ hình thiết kế chưa thực hồn thiện Để ngơi nhà trở nên thông minh hơn, số hướng đế xuất nhằm hồn thiện mơ sau: -Cần gắn thêm hệ thống tự động bật, tắt thiết bị điện nhà đèn, điều hịa, bình nóng lạnh… -Cần thêm hệ thống camera giám sát nhà -Cần thêm kịch cho nhà, kịch tổng hơp tất thao tác bậttắt thừng thiết bị, kịch ngủ Hi vọng từ điều đồ án làm với ý tưởng thực để tạo mơ hình hồn chỉnh với giá thành rẻ 28 erry Pi, ESP8266 Bạn xây dựng ứng dụng điều khiển TÀI LIỆU THAM KHẢO Lập trình điều khiển với Arduino – Phạm Quang Huy & Lê Cảnh Hưng Lập Trình IoT với Arduino - Phạm Quang Huy & Lê Mỹ Hà http://tappit.vn/dong-bo-giua-dieu-khien-bang-tay-va-tu-xa-su-dung-ung-dungBlynk/ http://letdiy.net/dieu-khien-bat-tat-den-led-tren-esp8266-bang-Blynk/, http://arduino.vn/bai-viet/302-module-relay-cach-su-dung-ro-le-va-nhung-ungdung-hay-cua-no/, 29 erry Pi, ESP8266 Bạn xây dựng ứng dụng điều khiển 30 erry Pi, ESP8266 Bạn xây dựng ứng dụng điều khiển ... chủ xử lý thiết bị cách ? ?thông minh? ??, tiện dụng, an toàn đẳng cấp nhiều, không hạn chế khoảng cách 1.2.2 Nguyên tắc hoạt động nhà thông minh Một hệ thống nhà thông minh thiết kế gồm: Một trung... 1.2 Tổng quan nhà thông minh 1.2.1 Giới thiệu mơ hình nhà thơng minh 1.2.2 Nguyên tắc hoạt động nhà thông minh 1.2.3 Xu hướng phát triển nhà thông minh 1.3 Kết luận chương CHƯƠNG 2: CÁC MODULE... khiển não nhà thông minh, có nhiệm vụ kết nối thiết bị lại với điều khiển toàn hệ thống Các thiết bị điện đầu cuối vật dụng điện tử nhà hệ thống cửa nhà, cổng, điều hịa, rèm mành, hệ thống ánh