HỆ THỐNG IOT đơn GIẢN đọc HIỆN THỊ GIÁ TRỊ NHIỆT độ độ ẩm lên WEBSERVER , bật tắt điều KHIỂN đèn LED QUA GIAO THỨC HTTP

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ *** BÁO CÁO MÔN THỰC HÀNH CHUYÊN SÂU Đề tài: HỆ THỐNG IOT ĐƠN GIẢN ĐỌC HIỆN THỊ GIÁ TRỊ NHIỆT ĐỘ ĐỘ ẨM LÊN WEBSERVER , BẬT TẮT ĐIỀU KHIỂN ĐÈN LED QUA GIAO THỨC HTTP Nhóm Giảng viên hướng dẫn : Trần Tuấn Anh Sinh viên thực : Vương Viết Thao - B18DCDT237 Nguyễn Đức Long - B18DCDT129 Trần Đăng Hải - B18DCDT064 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Mỗi giai đoạn phát triển lịch sử giới gắn liền với cách mạng khoa học kỹ thuật Và ngày nay, cách mạng Internet of Things tạo nên thay đổi đáng kể sống tương lai Với phát triển Internet, Smartphone đặc biệt thiết bị cảm biến, Internet of Things ( IOT ) trở thành xu hướng giới IOT mạng lưới vật thể gắn cảm biến hệ thống điện tử đặc biệt cho phép chúng kết nối với để thu thập trao đổi liệu Các vật thể mạng lưới kết nối với mạng Internet cho mục đích điều khiển giám sát từ xa Việc vào nhà, mở cửa, đèn tự động sáng chỗ ta đứng, điều hòa tự động điều chỉnh nhiệt độ, nhạc tự động bật lên, Những điều có phim khoa học viễn tưởng mà thường xem , dần trở thành thực với công nghệ IOT Trong sống thường nhật, quen thuộc với việc bật tắt thiết bị công tắc thông thường Hiện nay, bị chi phối nhiều thứ Việc khỏi nhà mà quên tắt đèn, điều hòa chuyện không gặp Với công tắc thông thường, rời khỏi nhà mà quên tắt thiết bị nhà Để tắt thiết bị cách quay trở lại nhà tắt chúng Điều gây cho nhiều phiền toái Để giải vấn đề trên, em lựa chọn đề tài: “………………………………………….”, ứng dụng công nghệ IOT vào đời sống Giúp bật tắt thiết bị nhà lúc nơi Đây đề tài không mới, nhiều anh chị khóa trước thực Nhưng cịn nhiều điểm cần cải thiện tốc độ đáp ứng điều khiển thiết bị giao diện điều khiển thiết bị Vì đề tài em trọng tâm thực việc cải thiện tốc độ điều khiển thiết bị lên mức tối đa có thể, xây dựng giao diện điều khiển thiết bị có tính thẩm mỹ thân thiện với người dùng.NỘI DUNG ĐỀ TÀI: Thiết kế, xây dựng hệ thống iot để hiển thị liệu cảm biến nhiệt độ, độ ẩm trạng thái led Sử dụng ESP8266 Arduino UNO để truyền nhận liệu Xây dựng trang web để thị liệu đọc từ cảm biến, điều khiển trạng thái bát tắt led PHẦN I CÁC LINH KIỆN ĐƯỢC SỬ DỤNG 1.1 Arduino UNO R3 Là hệ phát triển thứ dịng Arduino UNO Arduino UNO sử dụng vi điều khiển họ 8bit AVR ATmega8, ATmega168, ATmega328 Bộ não xử lí tác vụ đơn giản điều khiển đèn LED nhấp nháy, xử lí tín hiệu cho xe điều khiển từ xa, làm trạm đo nhiệt độ - độ ẩm hiển thị lên hình LCD,… Arduino UNO cấp nguồn 5V thông qua cổng USB cấp nguồn với điện áp khuyên dùng 7-12V DC giới hạn 6-20V Thường cấp nguồn pin vng 9V hợp lí bạn khơng có sẵn nguồn từ cổng USB Nếu cấp nguồn vượt ngưỡng giới hạn trên, làm hỏng Arduino UNO Thông số kỹ thuật: 1.2 - Vi điều khiển ATmega328 họ 8bit - Điện áp hoạt động 5V DC (chỉ 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 (độ phân giải 10bit) - Dòng tối đa chân I/O 30 mA - Dòng tối đa (5V) 500 mA - Dòng tối đa (3.3V) 50 mA - Bộ nhớ flash 32 KB (ATmega328) với 0.5KB dùng bootloader - SRAM KB (ATmega328) - EEPROM KB (ATmega328) ESP8266 nodeMCU ESP8266 mạch vi điều khiển giúp điều khiển thiết bị điện tử.Thêm vào tích hợp wi-fi 2.4GHz dùng cho lập trình Thơng số kỹ thuật: o WiFi: 2.4 GHz hỗ trợ chuẩn 802.11 b/g/n o Điện áp hoạt động: 3.3V o Điện áp vào: 5V thông qua cổng USB o Số chân I/O: 11 (tất chân I/O có Interrupt/PWM/I2C/One-wire, trừ chân D0) o Số chân Analog Input: (điện áp vào tối đa 3.3V) o Bộ nhớ Flash: 4MB o Giao tiếp: Cable Micro USB ( tương đương cáp sạc điện thoại ) o Hỗ trợ bảo mật: WPA/WPA2 o Tích hợp giao thức TCP/IP o Lập trình ngôn ngữ: C/C++, Micropython,… 1.3 DHT11 DHT11 cảm biến kỹ thuật số để cảm nhận nhiệt độ độ ẩm Cảm biến dễ dàng giao tiếp với vi điều khiển vi Arduino, Raspberry Pi, để đo độ ẩm nhiệt độ DHT11 cảm biến độ ẩm tương đối Để đo khơng khí xung quanh, cảm biến sử dụng điện trở nhiệt cảm biến độ ẩm điện dung Cấu tạo: o Cảm biến DHT11 bao gồm phần tử cảm biến độ ẩm điện dung điện trở nhiệt để cảm nhận nhiệt độ Tụ điện cảm biến độ ẩm có hai điện cực với chất giữ ẩm làm chất điện môi chúng Thay đổi giá trị điện dung xảy với thay đổi mức độ ẩm IC đo, xử lý giá trị điện trở thay đổi chuyển chúng thành dạng kỹ thuật số o Để đo nhiệt độ, cảm biến sử dụng nhiệt điện trở có hệ số nhiệt độ âm, làm giảm giá trị điện trở nhiệt độ tăng Để có giá trị điện trở lớn thay đổi nhỏ nhiệt độ, cảm biến thường làm gốm bán dẫn polymer Sơ đồ chân: Vcc Nguồn 3.5V đến 5.5V Data Đầu nhiệt độ độ ẩm thông qua liệu nối tiếp NC Khơng có kết nối khơng sử dụng Groun Nối đất d Thông số kỹ thuật: o Điện áp hoạt động: 3V - 5V DC o Dòng điện tiêu thụ: 2.5mA o Phạm vi cảm biến độ ẩm: 20% - 90% RH, sai số ±5%RH o Phạm vi cảm biến nhiệt độ: 0°C ~ 50°C, sai số ±2°C o Tần số lấy mẫu tối đa: 1Hz (1 giây lần) o Kích thước: 23 * 12 * mm PHẦN II SƠ ĐỒ KHỐI VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 2.1 Sơ đồ khối Webserver Backend UART ESP8266 IDE, Editor M i c COM ảo UART ARDUINO UNO UART Tóm tắt nguyên lý hoạt động: - Arduino đọc giá trị cảm biến nhiệt độ, độ ẩm trạng thái đèn led Sau DHT11 LED thơng qua giao thức truyền thông nối tiếp không đồng UART để kết nối - Arduino ESP8266 ESP có liệu gửi lên webser để hiển thị Từ webser theo dõi trạng thái đè led bật hay tắt thông số cảm biến Và webserver điều khiển bật tắt trạng thái led 2.2 Nguyễn lý hoạt động chi tiết khối 2.2.1 Arduino UNO a) Giới thiệu chung nguyên lý hoạt động - Trong khối Arduino đóng vai trị nơi lấy liệu từ cảm biến trạng thái - đèn led, nơi nhận lại tín hiệu điều khiển Arduino đóng gói data nhận thành chuỗi file JSON sau gửi đến cho - ESP8266 Tại nơi nhận lại liệu từ ESP8266 để điều khiển lại trạng thái - đèn led Trong trường hợp Arduino nhận lại liệu điều khiển từ ESP8266 file JSON Nếu nhận chuỗi “State” = “1” led bật ngược lại “State” = - “0” led tắt Và nhận lệnh “SEND” = bắt đầu gửi chuỗi giá trị nhiệt độ độ ẩm, trạng thái led 10 b) Code 11 2.2.2 ESP8266 a) Giới thiệu chung nguyên lý hoạt động - ESP8266 nơi gửi liệu nhận từ Arduino thông qua giao thức UART lên webserver theo kiểu JSON Và nơi nhận lại tín hiệu điều khiển trạng thái led webserver thông qua giao thức UART gửi đến Arduino Sau Arduino dựa vào tín hiệu để điều khiển led - ESP8266 kết nối với wifi để giao tiếp với webserver để gửi liệu lên - Tại nhận tín hiệu click chuột giao diện nút nhấn web lần nhấn đảo trạng thái đèn bật, tắt luân phiên Từ tín hiệu gửi ngược lại xuống ESP8266 Arduino đọc liệu cổng com ảo điều khiển xuống led b) Code 12 13 14 15 16 2.2.3 Backend a) Giới thiệt chung - Tại nơi để hiển thị lên giá trị nhiệt độ, độ ẩm trạng thái led lên web - Đồng thời nơi để điều khiển trạng thái led nút nhấn cấu hình b) Code 17 PHẦN III Tổng kết sản phẩm 3.1 Tổng kết - Hệ thống hoàn thiện thêm vấn đề hẹn bật tắt cho Thiết bị đèn quạt + B1: Lấy thêm liệu thời gian thực thừ server Qua esp ESP lại xử lý , gửi liệu qua cổng usart ảo Xong r UNO nhận Dữ liệu so sánh với thời gian cài đặt WEB Rồi in lên web trình hẹn (Trạng thái có hẹn hay khơng ) + Viết hàm xử lý hẹn cho thiết bị đèn LED UNO điều khiển Nếu khoảng thời gian có cài đặt hẹn nút bấm để điều khiển web ko thực Phải tắt cài đặt hẹn cài đặt ( Cái bổ sung tuần vừa ) 18 3.2 Sản phẩm 19 LỜI CẢM ƠN Qua thời gian vừa qua, chúng em xin gửi lời cảm ơn tới nhà trường “Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng” đưa môn học Thực hành chuyên sâu chương trình giảng dạy Đồng thời chúng em xin chân thành cảm ơn Giảng viên môn – thầy Trần Tuấn Anh gỉang dạy, hướng dẫn, truyền đạt cho chúng em nhiều kiến thức bổ ích mơn thực hành chuyên sâu suốt thời gian vừa qua Trong thời gian nghe thầy giảng dạy, chúng em tiếp thu them nhiều kiến thức bổ ích, học hỏi dược tinh thần làm việc hiệu nghiêm túc Đây thực điều cần thiết cho q trình học tập cơng việc chúng em sau Thực hành chuyên sâu mơn học bổ ích cần thiết, gắn liền với nhu cầu thực tiễn Mặc dù học tập tìm hiểu song thời gian học tập không nhiều nên hiểu biết môn Thực hành chuyên sâu chúng em chưa có nhiều cịn hạn chế Vậy nên, báo cáo chúng em có thiếu sót chưa xác hoàn toàn Chúng em mong nhận nhận xét, ý kiến đóng góp, phê bình từ phía thầy để báo cáo nhóm em hồn thiện Lời cuối cùng, chúng em kính chúc thầy nhiều sức khỏe, thành công hạnh phúc! Hà Nội, ngày 15 tháng năm 2022 Sinh viên Vương Viết Thao Nguyễn Đức Long Trần Đăng Hải 20 ... cửa, đèn tự động sáng chỗ ta đứng, điều hòa tự động điều chỉnh nhiệt đ? ?, nhạc tự động bật lên, Những điều có phim khoa học viễn tưởng mà thường xem , dần trở thành thực với công nghệ IOT Trong... lý giá trị điện trở thay đổi chuyển chúng thành dạng kỹ thuật số o Để đo nhiệt đ? ?, cảm biến sử dụng nhiệt điện trở có hệ số nhiệt độ âm, làm giảm giá trị điện trở nhiệt độ tăng Để có giá trị. .. cải thiện tốc độ điều khiển thiết bị lên mức tối đa có th? ?, xây dựng giao diện điều khiển thiết bị có tính thẩm mỹ thân thiện với người dùng.NỘI DUNG ĐỀ TÀI: Thiết k? ?, xây dựng hệ thống iot để