BÁO cáo CUỐI kì NGHIÊN cứu, THIẾT kế và mô PHỎNG hệ THỐNG các THIẾT bị TRONG NHÀ THÔNG MINH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ BỘ MÔN CÔNG NGHỆ KĨ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA -***^ H^*** - HCMUTE BÁO CÁO CUỐI KÌ NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ MƠ PHỎNG HỆ THỐNG CÁC THIẾT BỊ TRONG NHÀ THƠNG MINH • Sinh viên - MSSV: Đàm Trung Nguyên - 21151292 Nguyễn Nam Huy - 21151244 Nguyễn Thanh Lâu - 21151268 Từ Công Nam - 21151289 Niên khóa: 2021 - 2025 Ngành: Cơng nghệ kĩ thuật điều khiển tự động hóa Người hướng dẫn: Bùi Thị Tuyết Đan Đăk Nông, January 2022 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM A ầ A TRƯỜNG ĐẠI HỌC sư PHẠM KỸ THUẬT TP HỊ CHÍ MINH ■ «1 HCMC Uaiversi,y 01 ™ ■ ■ Độc lập - Tự - Hạnh Phúc aicl Etuca,ion Đăk Nông, ngày 14 tháng năm 2022 Sinh viên - MSSV - Lớp: Đàm Trung Nguyên - 21151291 - 211511A Nguyễn Nam Huy - 21151244 - 211511B Nguyễn Thanh Lâu - 21151268 - 211511A KẾ HOẠCH THỰC HIỆN Từ Công Nam - 21151289 - 211511A Ngành: Công nghệ kĩ thuật điều khiển tự động hóa Niên khóa: 2021 - 2025 Dự án: Nghiên cứu, thiết kế mô hệ thống thiết bị nhà thông minh Giáo viên hướng dẫn: Bùi Thị Tuyết Đan Tháng/Ngày Nội dung Xác nhận giáo viên hướng dẫn 12/10 - 12/16 ,2021 Tìm hiểu phần mềm mơ 12/17 - 12/23 ,2021 Hồn thành mơ 12/24 - 12/30 ,2021 Hồn thành thuyết trình 12/31 - 1/6 ,2022 Hồn thành báo cáo 1/7 - 1/13 ,2022 Hoàn thành Poster Đăk Nông, ngày 14 tháng 01 năm 2022 Giáo viên hướng dẫn Khoa Điện - Điện tử HCMUTE CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM A ầ A TRƯỜNG ĐẠI HỌC sư PHẠM KỸ THUẬT TP HỊ CHÍ MINH ■ «1 HCMC Uaiversi,y 01 ™ ■ ■ Độc lập - Tự - Hạnh Phúc aicl Etuca,ion Đăk Nông, ngày 14 tháng năm 2022 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Sinh viên - MSSV - Lớp: Đàm Trung Nguyên - 21151291 - 211511A Nguyễn Nam Huy - 21151244 - 211511B Nguyễn Thanh Lâu - 21151268 - 211511A Từ Công Nam - 21151289 - 211511A Ngành: Công nghệ kĩ thuật điều khiển tự động hóa Niên khóa: 2021 - 2025 Dự án: Nghiên cứu, thiết kế mô hệ thống thiết bị nhà thông minh Giáo viên hướng dẫn: Bùi Thị Tuyết Đan NHẬN XÉT Nội dung dự án: Ưu điểm: Nhược điểm: 4.Đề nghị bảo vệ dự án? 5.Đánh giá: ii Khoa Điện - Điện tử HCMUTE Điểm: (Bằng tay) Đăk Nông, ngày 14 tháng 01 năm 2022 Giáo viên hướng dẫn iii Khoa Điện - Điện tử HCMUTE TRƯỜNG ĐẠI HỌC sư PHẠM KỸ THUẬT TP Hồ CHÍ MINH HCMUTE HCMC University of Technology and Education CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh Phúc Đăk Nông, ngày 14 tháng năm 2022 LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, chúng em xin bày tỏ lịng biết ơn tới Bùi Thị Tuyết Đan, nhờ hướng dẫn góp ý giúp chúng em hồn thành cơng việc Cơ khơng giúp nhóm chúng em giải vấn đề mà cịn truyền cảm hứng khuyến khích nhóm chúng em để hồn thành dự án nhỏ Nhóm chúng em cảm ơn anh Trần Thiện An nhờ góp ý tư vấn phần mềm mô kiến thức chuyên ngành Nhóm chúng em cảm ơn tới ba mẹ, gia đình bạn bè khuyến khích, hỗ trợ ý tới nhóm chúng em Đăk Nông, ngày 14 tháng 01 năm 2022 Nhóm thực Khoa Điện - Điện tử HCMUTE iv Khoa Điện - Điện tử HCMUTE CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC sư PHẠM KỸ THUẬT TP Hồ CHÍ MINH HCMUTE HCMC University of Technology and Education Độc lập - Tự - Hạnh Phúc Đăk Nơng, ngày 14 tháng năm 2022 TĨM TẮT DỰ ÁN Trong luận án này, chương trình mơ hoạt động hệ thống thiết bị ngơi nhà thơng minh hoạt động dựa thông số nhiệt độ, độ ẩm hay độ sáng xung quanh theo dõi liên tục Dự án gồm phần: Thiết kế bảng mạch phù hợp, ổn định; Xây dựng hệ thống điều khiển tay tự động quản lý mô hoạt động cho bảng mạch; Xây dựng hệ thống điều khiển web Bảng mạch thiết kế cách tích hợp bo mạch Raspberry pi để làm điều khiển cho hệ thống nhà bo mạch Arduino uno r3 để làm điều khiển đóng mở cửa mật Hệ thống tự động điều khiển quản lý mô hoạt động cho mạch thông qua phần mềm hoạt động dựa tảng PCB kết hợp tảng IoT có tên Proteus Chúng Phương pháp sử cho nàyhệ phương thuthống thậppháp thông theo số trạng dõi thái thái của các thiếtthơng bị theo số.dõi nhật sau liên cập tục điều khiển vàtrạng quản lí Khoa Điện - Điện tử HCMUTE TRƯỜNG ĐẠI HỌC sư PHẠM KỸ THUẬT TP Hồ CHÍ MINH HCMUTE HCMC University of Technology and Education CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh Phúc Đăk Nông, ngày 14 tháng năm 2022 ABSTRACT In this thesis, a program simulates the work of the system of devices in smarthome which can run depend on basic statistics such as temperature, humidity or the brightness of around environment which are continuously tracked The project includes three parts: Design a stable and rational circuit board; Build a manual or automatical control system; Build a control system on Web The circuit board is designed by combining Raspberry pi as the main controller for indoor system with Arduino uno r3 to control the state of the door ( lock or unlock ) with password Automatical system controls and manages the simulation activities for circuit base on PCB combine with Iot named Proteus We use a tracking parameter states method This method collects parameter states of tracking devices and updates continuously for controling and managing system vi Mục lục Trang KẾ HOẠCH THỰC HIỆN .Error! Bookmark not deíined NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN .Error! Bookmark not deíined LỜI CẢM ƠN Error! Bookmark not dined.v TĨM TẮT DỰ ÁN .Error! Bookmark not deíined 2.1.1 vii 2.1.2 2.1.3 2.1.4 viii 2.1.248 14 2.1.249 Module cám biên ánh 2.1.250 Kêt nôi vứi 2.1.251 OUT 2.1.252 GND (module hổng 2.1.253 vcc 2.1.254 5V 2.1.255 GND 2.1.256 GND 2.1.257 Bảng 4.2.3 Kết nối module cảm biến ánh sáng 2.1.258 2.1.259 2.1.260 Module hống ngoại 2.1.261 Kêt nơi vói 2.1.262 OƯT 2.1.263 IN7 (relay) 2.1.264 vcc 2.1.265 5V 2.1.266 GND 2.1.267 OƯT(cam hicn ánh 2.1.268 Bảng 4.2.4 Kết nối module hồng ngoại 2.1.269 2.1.270 2.1.271 2.1.273 2.1.272 Hình 4.2.3 Hình ảnh cảm biến ánh sáng ADS 1015 2.1.274 IC chính: ADS 1015 Điện áp: - 5.5V Độ phàn giãi: 12bits Tốc độ lấy mẫu 2.1.275 lập trình: từ 128 - 3300 mẫu/s 2.1.276 2.1.277 Giao tiếp: I2C Bảng 4.2.5 Thông số cảm biến ánh sáng ADS 1015 2.1.278 15 2.1.4 4.2.3 Khối xử lý trung tâm 2.1.5 Kiểm sốt tồn hoạt động của hệ thống 2.1.279 2.1.280 2.1.281 2.1.282 2.1.283 2.1.284 2.1.285 2.1.286 2.1.287 2.1.288 2.1.289 2.1.290 2.1.6 Hình 4.2.4 Hình ảnh bảng mạch khối xử lý trung tâm 2.1.7 4.3 THIẾT KẾ PHẦN MỀM 2.1.8 4.3.1 Giao diện điều khiển hệ thống, chế độ điều khiển 2.1.9 Giao diện điều khiển hệ thống gọn gàng có mĩ thuật 2.1.291 2.1.292 2.1.293 2.1.294 2.1.295 2.1.296 2.1.297 2.1.298 2.1.299 2.1.300 2.1.301 2.1.302 2.1.303 2.1.10 Hình 4.3.1 Hình ảnh giao diện điều khiển hệ thống 2.1.304 2.1.11 16 2.1.305 2.1.306 2.1.307 2.1.308 2.1.309 2.1.310 2.1.311 2.1.312 2.1.313 2.1.314 2.1.315 2.1.316 2.1.317 2.1.318 2.1.319 Các chế độ điều khiển: 2.1.320 - Chế độ điều khiển thiết bị thơng qua cơng tắc: 2.1.321 Khi nhà việc sử dụng công tắc để điều khiển thiết bị khơng thể thiếu tính tiện lợi nó, bước vào phịng dùng điện thoại để bật-tắt bóng đèn có cách nhanh sử dụng cơng tắc đèn gắn tường phịng Việc sử dụng cơng tắc để bật tắt đèn phù hợp nhà Hiện thị trường có nhiều loại công tắc với mẫu mã đẹp an tồn cao khơng giúp điều khiển thiết bị mà cịn giúp cho ngơi nhà trở nên đại 2.1.322 Chế độ điều khiển điều khiển bật tắt thiết bị đồng thời phản hồi lại để người dùng biết thiết bị bật hay tắt, người sử dụng bật-tắt thiết bị hệ thống công tắc - Chế độ điều khiển theo cảm biến ánh sáng: 2.1.323 Chế độ sử dụng khối cảm biến ánh sáng Ưu điểm cảm biến ánh sáng chủ động việc xác định độ sáng tối môi trường Cảm biến ánh sáng sử dụng quang trở có khả thay đổi điện trở theo cường độ ánh sáng chiếu vào Tín hiệu xuất cảm biến digital HIGH (5V) LOW (0) tượng trưng cho trạng thái bật, tắt thiết bị điện tự động mà bạn không cần phải thao tác vào - Chế độ điều khiển theo nhiệt độ, độ ẩm: 2.1.324 Chế độ sử dụng khối cảm biến nhiệt độ, độ ẩm Ưu điểm cảm biến nhiệt độ, độ ẩm xác định nhiệt độ, độ ẩm môi trường xung quanh để thay đổi nhiệt độ cho dễ chịu với chủ nhà 2.1.325 17 2.1.326 CHƯƠNG 5: LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT 5.1 Lưu đồ giải thuật chương trình cảm biến nhiệt độ độ ẩm 2.1.328 2.1.329 độ ẩm 2.1.327 Hình 5.1.1 Hình ảnh lưu đồ giải thuật chương trình cảm biến nhiệt độ 5.2 Lưu đồ giải thuật chương trình cảm biến ánh sáng 2.1.331 2.1.330 2.1.332 Hình 5.2.1 Hình ảnh Lưu đồ giải thuật chương trình cảm biến ánh sáng 2.1.333 18 5.3 Kết thực 2.1.334 Thi cơng hồn tất mơ hệ thống thiết bị điện tử: đèn, quạt gió, điều hịa, rèm cửa 2.1.335 2.1.337 2.1.338 Điều khiển thiết bị qua trang Web: 2.1.336 2.1.339 Hình 5.3.1 Hệ thống đèn điều khiển qua web 2.1.340 2.1.3422.1.341 Hình 5.3.2 Hệ thống rèm điều khiển qua web 2.1.343 19 2.1.344 2.1.345 2.1.346 2.1.347 2.1.348 2.1.349 2.1.350 2.1.351 2.1.352 2.1.353 2.1.354 2.1.355 2.1.356 2.1.12 Hình 5.3.3 Hệ thống điều hòa điều khiển qua web 2.1.357 2.1.358 2.1.359 2.1.360 2.1.361 2.1.362 2.1.363 2.1.364 2.1.365 2.1.366 2.1.367 2.1.368 2.1.369 2.1.370 2.1.13 Hình 5.5.4 Hệ thống quạt điều khiển qua web 2.1.371 2.1.372 2.1.373 2.1.374 2.1.375 2.1.376 2.1.14 20 2.1.377 2.1.378 2.1.379 2.1.380 2.1.381 2.1.382 2.1.383 2.1.384 KẾT LUẬN 2.1.385 Việc hồn thành mơ mơ hình điều khiển giám sát nhà thơng minh góp phần tạo nên sở, tảng cho phát triển theo hướng đại hóa sống nói riêng xã hội rộng lớn nói chung Nhờ đẩy mạnh ứng dụng công nghệ tiến kĩ thuật vào đời sống ngày giúp cho trải nghiệm người dùng ngày cải thiện, thoải mái hơn, tiện nghi Ngồi hệ thống nhà thơng minh cịn giúp cho nhà bạn trở nên sang chảnh tinh tế hơn, thu thút ánh nhìn bạ bè đến chơi nhà chiêm ngưỡng hệ thống thông minh tự động hồn tồn Từ lan truyền tầm hiểu biết nhà thông minh đến nơi hướng đến xã hội đại tự động 2.1.386 Hướng phát triển: 2.1.387 Đề tài đáp ứng yêu cầu đề nhiên để sản phậm hồn thiện thêm địi hỏi phải cải tiến nghiên cứu thêm Từ hạn chế trình thực nghiệm nhu cầu người dùng nhóm rút số kinh nghiệm cần thiết đẻ khắc phục hạn chết từ hồn thiện mơ phát triển sản phẩm toàn diện, hướng tới mục tiêu thương mại hóa sản phẩm: - Sử dụng thêm hệ thống an ninh - Áp dụng cảm biến mưa để đóng/mở rèm hợp lý - Sử dụng thêm loại cảm biến để đa dạng hóa thơng tin vè môi trường độ pH nước, đất để tưới tự động cải thiện cảnh quan xung quanh nhà 2.1.388 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] KAPA Khám phá cơng nghệ, "Bài Lập trình mơ nhà thơng minh ứng dụng IoT với Raspberry Pi | Proteus", năm 2021 2.1.389 https://youtu.be/zh5HGPgokqE [2] KAPA Khám phá công nghệ, "Bài Lập trình mơ ứng dụng IoT với Raspberry Pi - điều khiển giám sát qua Web | Proteus", năm 2021 2.1.390 https://youtu.be/ASsWIG-5a38 [3] Https://arduino.vn/bai-viet/302-module-relay-cach-su-dung-ro-le-va-nhungungdung-hay-cua-no , truy cập lần cuối vào ngày 13/01/2022 [4] KAPA Khám phá công nghệ, "Bài Lập trình mơ ứng dụng IoT với Raspberry Pi | Proteus", năm 2021 2.1.391 https://youtu.be/6CpwtKohKZo 2.1.392 21 [5] Https://www.slideshare.net/trongthuy3/luan-van-che-tao-mo-hinh-nha-thongmin h-su-dung-arduino-hay ,Truy cập lần cuối 13/01/2022 2.1.393 PHỤ LỤC 2.1.394 22 ... qua hệ thống tự động thiết bị điều khiển từ xa 1.6 CÁC THÀNH PHẦN CỦA MỘT HỆ THỐNG NHÀ THÔNG MINH 2.1.123 Một hệ thống nhà thông minh tiêu biểu gồm thành phần sau: - Bộ xử lý trung tâm: Được thiết. .. Ngôi nhà thông minh khác với nhà thơng thường chỗ q trình tích hợp hệ thống hệ thống điều khiển giám sát môi trường: hệ thống đảm bảo nhiệt độ, hệ thống đảm bảo ánh sáng, 2.1.106 Nhiệm vụ nhà thông. .. 211511A KẾ HOẠCH THỰC HIỆN Từ Công Nam - 21151289 - 211511A Ngành: Công nghệ kĩ thuật điều khiển tự động hóa Niên khóa: 2021 - 2025 Dự án: Nghiên cứu, thiết kế mô hệ thống thiết bị nhà thông minh