BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI TÌM HIỂU, XÂY DỰNG MÔ HÌNH NHÀ THÔNG MINH

THỰC TẬP TỐT NGHIỆP THỰC TẬP TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG THỰC TẬP CUỐI KHÓA Đề tài TÌM HIỂU, XÂY DỰNG MÔ HÌNH NHÀ THÔNG MINH Sinh viên thực hiện Lớp Khóa Giảng viên hướng dẫn Cán bộ phản biện Hà Nội, 0320 LỜI NÓI ĐẦU Từ xưa đến nay ,nhân loại đã không ngừng học hỏi, tìm tòi và nghiên cứu để tạo ra những sản phẩm nhằm phục vụ cho sinh hoạt hằng ngày, những sản phẩm ấy luôn phát triển theo hướng tự động hóa và ngày càng thông minh để có thể.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THƠNG ~~~~~  ~~~~~ THỰC TẬP CUỐI KHĨA Đề tài: TÌM HIỂU, XÂY DỰNG MƠ HÌNH NHÀ THƠNG MINH Sinh viên thực hiện: Lớp- Khóa Giảng viên hướng dẫn: Cán phản biện: Hà Nội, 03/20 LỜI NÓI ĐẦU Từ xưa đến ,nhân loại không ngừng học hỏi, tìm tịi nghiên cứu để tạo sản phẩm nhằm phục vụ cho sinh hoạt ngày, sản phẩm phát triển theo hướng tự động hóa ngày thơng minh để phục vụ THỰC TẬP TỐT NGHIỆP 20172 nhu cầu ngày cao người.Với xu hướng , nhiều nước giới ứng dụng khoa học kĩ thuật thiết bị nhà điều khiển cách tự động.Những thiết bị điều khiển máy tính điện thoại di động Tuy nhiên, điều khiển máy tính bất tiện điều khiển thông qua di động tiện lợi nhiều đâu ,khỏang cách cần có sóng điện thoại sử dụng Bởi vậy, hướng tới mục tiêu xây dựng hệ thống giám sát, cảnh báo, điều khiển thiết bị nhà thơng qua ứng dụng IoT Nhóm em lựa chọn đề tài:“Tìm hiểu, xây dựng mơ hình nhà thơng minh ” Đề tài kết hợp trình: Trong trình thực đề tài thực tập này, em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới TS , Viện Điện tử - Viễn thông, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, hướng dẫn tận tình dẫn bước, cung cấp tài liệu nghiên cứu quý báu, hướng nghiên cứu để chúng em thực yêu cầu thực tập Trong trình thực đề tài, dựa theo kết đạt bước đầu, dù cố gắng nhiên không tránh khỏi thiếu sót hạn chế định Vì vậy, bọn em mong nhận góp ý, bổ sung thầy cô để đề tài tối ưu hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Page THỰC TẬP TỐT NGHIỆP 20172 MỤC LỤC Page THỰC TẬP TỐT NGHIỆP 20172 DANH MỤC HÌNH ẢNH Page THỰC TẬP TỐT NGHIỆP 20172 DANH MỤC BẢNG BIỂU Page THỰC TẬP TỐT NGHIỆP 20172 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT, ĐỐI CHIẾU THUẬT NGỮ STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 Kí hiệu IP IoT API I/O USB IDE RISC MCU PC IEEE TCP/IP UART SPI ADC WPA Wi-Fi MAC DSSS CSMA HTTP UDP RTT Thuật ngữ đầy đủ Internet Protocol Internet of Things Application Progmraming Interface Input/Output Universal Serial Bus Intergrated Development Environment Reduced Instructions Set Computer Micro Controller Unit Personal Computer Institute of Electrical and Electronics Engineers Transport Control Protocol/Internet Protocol Universal Asynchronous Receiver/Transmitter Serial Peripheral Bus Analog-to-digital converter WiFi Protected Access Wireless Fidelity Medium Access Control Direct sequence spread spectrum Carrier Sense Multiple Access Hyper Text Transfer Protocol User Datagram Protocol Round Trip Times Page THỰC TẬP TỐT NGHIỆP 20172 PHẦN MỞ ĐẦU Nội dung, ý nghĩa đợt thực tập Nội dung Tìm hiểu, xây dựng mơ hình nhà thơng minh Lựa chọn linh kiện, module, giải pháp xây dựng để đạt kết tốt Ý nghĩa Đợt thực tập giúp sinh viên tiếp cận với nghề nghiệp mà thân sinh viên lựa chọn bước chân vào trường đại học, trường cao đẳng Các hoạt động thực tiễn thêm lần giúp sinh viên hiểu làm cơng việc sau trường có điều chỉnh kịp thời, với chiến lược rèn luyện phù hợp Quá trình áp dụng kiến thức học nhà trường vào thực tế công việc giúp sinh viên nhận biết điểm mạnh, điểm yếu cần trang bị thêm kiến thức, kỹ để đáp ứng nhu cầu cơng việc Những trải nghiệm ban đầu giúp sinh viên tự tin sau trường tìm việc Những khó khăn thuận lợi q trình thực tập Khó khăn Tuy nắm nhiều kiến thức qua việc học, giảng dạy giảng đường việc tiếp cận, tìm hiểu, thiết kế ln cơng việc khơng dễ dàng kiến thức điện tử phong phú Do thời gian thực tập ngắn nên việc tìm hiểu đề tài không dễ dàng, tài liệu chủ yếu tài liệu nước ngồi nên khó khăn việc tìm hiểu cặn kẽ, gây khó khăn việc triển khai đề tài Thuận lợi Do có kiến thức từ lớp, trường có thêm hướng dẫn tận tình giáo viên thực tập nên việc tiếp cận với công nghệ rút thời gian nhiều Page THỰC TẬP TỐT NGHIỆP 20172 Lời cảm ơn Qua đợt thực tập thú vị em xin cám ơn TS giúp đỡ tận tình, tạo điều kiện thuận lợi để trình thực tập trở nên dễ dàng thuận lợi, tình trình thực tập trường đại học Bách Khoa Hà Nội Page THỰC TẬP TỐT NGHIỆP 20172 NỘI DUNG THỰC TẬP CHƯƠNG I TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề Đề tài xây dựng dựa u cầu thực tiễn, có tính ứng dụng cao Hiện không giới mà Việt Nam bùng nổ công nghệ thông tin làm cho đời sống người ngày nâng cao Các thiết bị tự động hóa ngày chiếm vai trị quan trọng sản xuất chí vào sống sinh hoạt ngày người Do ngơi nhà thơng minh khơng cịn mơ ước người mà trở thành thực hóa Qua báo chí, phương tiện truyền thơng, Internet dễ dàng tìm thấy mơ hình nhà thơng minh Nhà thơng minh xây dựng tảng công nghệ IoT, với giá thành đầu tư cho hệ thống không đắt, phù hợp với tình hình thực tế Việt Nam, chưa phát triển mạnh mẽ song hứa hẹn nhiều kết tốt tương lai Đồng thời, việc tập trung vào nghiên cứu kĩ thuật đo đạc truyền liệu công nghệ không dây WiFi Là sinh viên viện Điện tử viễn thông, với kiến thức học với mong muốn thiết kế ngơi nhà tự động hóa đáp ứng nhu cầu sinh hoạt ngày, giúp tiết kiệm lượng, với hướng dẫn TS Vương Hồng Nam em chọn đề tài: “Tìm hiểu, xây dựng mơ hình nhà thơng minh " làm đề tài thực tập 1.2 Mục đích nghiên cứu Đề tài nghiên cứu, khảo sát thực với mục đích áp dụng kiến thức học ghế nhà trường để xây dựng, phát triển mơ hình nhà thông minh Sau thực hiện, đề tài đặt chức sau: • Tìm hiểu, xây dựng hệ thống tồn diện có tính ứng dụng thực tiễn, • Xây dựng sở liệu đáp ứng đủ tiêu chí đặt với hệ thống, đa tảng, có tính kế thừa cao • Phần cứng dễ dàng triển khai, giảm thiểu chi phí phát sinh 1.3 Phương pháp nghiên cứu Trong đề tài này, nhóm sử dụng phương pháp nghiên cứu: Page THỰC TẬP TỐT NGHIỆP 20172 • Phương pháp tham khảo tài liệu: cách thu thập thơng tin từ sách, tạp chí điện tử, viễn thơng, truy cập từ mạng internet • Phương pháp quan sát: khảo sát số ứng dụng có sử dụng công nghệ IoT, hệ thống nhà thông minh giới Việt Nam • Phương pháp thực nghiệm: Xem xét số công nghệ áp dụng trước để rút kinh nghiệm u cầu đề cho hệ thống mơ hình nhà thông minh 1.4 Kết luận chương Chương I chủ yếu giới thiệu tổng quan đề tài SmartHome– xu hướng công nghệ cho tương lai Tuy xuất từ lâu năm gần nhiều doanh nghiệp nhà khoa học để ý phát triển mạnh mẽ Chính thiết bị thông minh: tivi thông minh, tủ lạnh thông minh,…lần lượt giới thiệu Nhà thông minh hệ thống tiềm IoT phát triển mạnh mẽ thời gian tới Page 10 THỰC TẬP TỐT NGHIỆP 20172  Khối Điều Khiển: Hình Khối điều khiển Chức năng: Điều khiển hoạt động mạch  Khối Hiển thị: Page 53 THỰC TẬP TỐT NGHIỆP 20172 Hình Khối hiển thị - Thiết kế: Sử dụng LCD 16x2 Chức năng: Hiển thị thông số nhiệt độ độ ẩm lên hình 4.2 Mạch in sản phẩm thực tế 4.2.1 Mạch in  Mạch layout Hình Mạch in lớp Top Bottom Page 54 THỰC TẬP TỐT NGHIỆP 20172 Hình 10 Mạch in lớp Page 55 THỰC TẬP TỐT NGHIỆP 20172 Hình 11 Mơ hình mạch 3D Page 56 THỰC TẬP TỐT NGHIỆP 20172 4.2.2 Hình ảnh sản phầm hồn thiện Hình 12 Hình ảnh sản phẩm Hình 13 Tiến hành đo đạc thông số môi trường Page 57 THỰC TẬP TỐT NGHIỆP 20172 4.3 Thiết kế phầm mềm 4.3.1 Công cụ phần mềm Android Studio IDE google xây dựng cung cấp miễn phí cho nhà phát triển ứng dụng Android Bộ công cụ Android Studio cung cấp trình soạn thảo riêng biệt tương ứng với hầu hết file cấu hình Layout ứng dụng Android với định dạng XML Với file Layout giao diện, Android Studio cho phép lập trình viên dễ dàng chuyển đổi chế độ chỉnh sửa trình biên soạn nội dung XML trình biên soạn dạng giao diện Ngồi ra, Android Studio cịn tích hợp bên tiện ích hỗ trợ phát triển ứng dụng sau: • Bộ xây dựng ứng dụng Gradle với nhiều cấu hình linh động • Trình biên soạn Layout GUI cho ứng dụng Android phong phú tiện lợi, cho phép người dùng dễ dàng tạo giao diện hình cách kéo thả Component mẫu có sẵn chỉnh sửa giao diện themes (kích thướt, màu sắc, …) tùy ý • Bộ code mẫu giúp xây dựng chức phổ biến ứng dụng • Bộ tích hợp hỗ trợ phát triển ứng dụng Android dễ dàng với dịch vụ cùa tảng đám mây Google • Tích hợp lint – Một ứng dụng tích hợp giúp developer kiểm sốt hiệu suất, tính khả dụng, khả tương thích phiên API sử dụng, vấn đề tiềm ẩn bên xảy lúc Runtime • Cho phép xây dựng ứng dụng tùy biến tự động tạo file apk tương thích với thơng tin tùy biến Page 58 THỰC TẬP TỐT NGHIỆP 20172 4.3.2 Thiết kế ứng dụng Hình 14 Giao diện khởi động - Người dùng nhấn Button để chuyển qua giao diện điều khiển thiết bị Page 59 THỰC TẬP TỐT NGHIỆP 20172 Hình 15 Giao diện ứng dụng - Người dùng cần phải lựa chọn thiết bị Bluetooth kết nối để điều khiển Page 60 THỰC TẬP TỐT NGHIỆP 20172 Hình 16 Lựa chọn thiết bị kết nối giao diện bật tắt thiết bị - Người dùng điều khiển thiết bị thông qua Button, đồng thời nhận giá trị nhiệt độ độ ẩm phòng 4.4 Kiểm thử phần mạch đánh giá 4.4.1 Kiểm thử Cho sản phẩm cấp nguồn liên tục ngày, kiểm tra kết thời điểm khác với thiết bị lần bật tắt Thời gian kiểm nghiệm từ 18h00 ngày 17/ 03/ 2018 đến 18h00 ngày 19/ 03/ 2018 Bảng kết test sản phẩm Bảng Test lần lúc 18h00 ngày 17/03/2018 Lần 1(LT) Bật TB1 ON Tắt TB1 OFF Page 61 Bật TB2 ON Tắt TB2 OFF THỰC TẬP TỐT NGHIỆP 20172 Trạng thái thiết bị Lần 2(LT) Trạng thái thiết bị ON ON ON OFF OFF OFF ON ON ON OFF OFF OFF Bảng Test lần lúc 8h00 ngày 18/03/2018 Lần 1(LT) Bật TB1 ON Tắt TB1 OFF Bật TB2 ON Tắt TB2 OFF Trạng thái thiết bị Lần 2(LT) Trạng thái thiết bị ON ON ON OFF OFF OFF ON ON ON OFF OFF OFF Bảng Test lần lúc 18h00 ngày 19/03/2018 Lần 1(LT) Bật TB1 ON Tắt TB1 OFF Bật TB2 ON Tắt TB2 OFF Trạng thái thiết bị Lần 2(LT) Trạng thái thiết bị ON ON ON OFF OFF OFF ON ON ON OFF OFF OFF 4.4.2 Đánh giá - Sản phẩm chạy ổn định, xác Có thể điều khiển khoảng cách lên tới 15m khơng có vật cản 4.5 Kết luận chương Trong chương này, tiến hành kiểm thử, xây dựng phần hệ thống nhà thơng minh thiết kế mạch điều khiển thiết bị nhà Smartphone qua sóng Bluetooth Sản phẩm chạy ổn định, xác Page 62 THỰC TẬP TỐT NGHIỆP 20172 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Trải qua tháng thực tập hướng dẫn TS Vương Hoàng Nam em hồn thành nội dung thực tập, tìm hiểu mơ hình, cách xây dựng hệ thống nhà thơng minh, làm sản phẩm điều khiển thiết bị có phần cứng phần App Trên sở thứ nghiên cứu, tiếp tục phát triển đề tài nhà thông minh làm đề tài đồ án tốt nghiệp Tiếp tục cải tiến phần cứng, phát triển phần app Về mặt phần cứng: Thiế kế phần cứng nhỏ gọn, tiện lợi, tiết kiệm lượng Sẽ tiến hành nâng cấp mạch cứng mở rộng, tối ưu tốc độ hoàn thiện sản phẩm thống tương lai Về mặt phần mềm: Thiết kế phần App có giao diện thân thiện với người dùng, dễ sử dụng dễ mở rộng kết nối với thiết bị khác, App chạy ổn định Trong thời gian tới, thành phần hệ thống hoàn thiện chức tối ưu để đáp ứng với nhu cầu thực tế Page 63 THỰC TẬP TỐT NGHIỆP 20172 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] G Gaderer, P Loschmidt, and A Mahmood, “A novel approach for flexible wireless automation in real-time environments”, in Proc IEEE Int WFCS, Dresden, Germany, May 21–23, 2008, pp.81 [2] Rangan, K and Vigneswaran, T “An Embedded systems approach to monitor green house”, Published in: Recent Advances in Space Technology Services and Climate Change (RSTSCC), 2010 [3] H Liu, Z Meng and S Cui, “ A Wireless Sensor Network Prototype for Environmental Monitoring in Greenhouses” presented at Wireless Communications, Networking and Mobile Computing 2007 (WiCom 2007), International Conference on 21-25 Sept 2007, pp 2344 – 2347 [4] TS Timothy Chou, Precision-Chính xác: Nguyên lý, Thực Thi Giải pháp, NXB Khoa học kĩ thuật (dịch), 2012 [5] https://nodejs.org/en/ [6] http://android.bachkhoa-aptech.edu.vn [7]http://developer.android.com/reference/android/bluetooth/packagesummary.html Page 64 THỰC TẬP TỐT NGHIỆP 20172 PHỤ LỤC STM32 Code Bluetooth: /****************************************************************** *Ten Tep : main.c *Ngay : 08/03/2018 *Tac Gia : DoHuong *Phien Ban : V1.0 *Noi dung : Dieu khien thiet bi qua Bluetooth **********************************************************************/ #include "main.h" #include "user_delay.h" #include "LCD_16x2.h" #include "dht11.h" #include "String.h" int main(void) { uint8_t kytu= 0; char TEXT[20]= "ThucTapCuoiKhoa", TEXT2[16]=""; /******Initial Clock for STM32F103********************************/ SystemInit(); /******Initial Library delay STM32********************************/ delay_init(72); /******Initial GPIO for Device************************************/ InitDevice(); /******Initial Library LCD16x2 STM32******************************/ LCD_Configuration(); LCD_Init(); LCD_Clear(); /******Initial Library Sensor DHT11*******************************/ DHT_Configuration(); /******Initial USART for HC05*************************************/ USART2_Configuration(9600); //Bluetooth /******Initial TIMER for STM32F103********************************/ Init_Timer_2(); LCD_Puts(TEXT); while(1) { kytu= GetUSART(USART2); // Doc data tu Bluetooth Page 65 THỰC TẬP TỐT NGHIỆP 20172 switch(kytu) { /*TURN ON DEVICE */ case 'A': { GPIO_SetBits (GPIOA, GPIO_Pin_4); // BAT thiet bi break; } /*TURN OFf DEVICE */ case 'B': { GPIO_ResetBits (GPIOA, GPIO_Pin_4); break; } /*TURN ON DEVICE 2*/ case 'C': { GPIO_SetBits (GPIOA, GPIO_Pin_5); break; } /*TURN OFF DEVICE 2*/ case 'D': { GPIO_ResetBits (GPIOA, GPIO_Pin_5); break; } } } } /***********TIMER INTERRUPT ************/ void TIM2_IRQHandler(void) { static int state=0; static uint32_t time=0; if(TIM_GetITStatus(TIM2,TIM_IT_Update)!=RESET){ if(++time>2000){ DHT_GetTemHumi(&nhiet_do,&do_am); sprintf(Str1,"TEMP: %u",nhiet_do); sprintf(temp,"TEMP: %u \n\r",nhiet_do); LCD_Gotoxy(0,1); LCD_Puts(Str1); Page 66 THỰC TẬP TỐT NGHIỆP 20172 UART2Send(temp,sizeof(temp)); sprintf(Str2,"HUM: %u\n\r",do_am); LCD_Gotoxy(9,1); LCD_Puts(Str2); //UART2Send(Str2,sizeof(Str2)); time = 0; } TIM_ClearITPendingBit(TIM2,TIM_IT_Update); } } Page 67 ... người Do ngơi nhà thơng minh khơng cịn mơ ước người mà trở thành thực hóa Qua báo chí, phương tiện truyền thơng, Internet dễ dàng tìm thấy mơ hình nhà thơng minh Nhà thông minh xây dựng tảng công... NGHIỆP 20172 CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Mơ hình nhà thơng minh? 2.1.1 Nhà thơng minh gì? Nhà thơng minh (tiếng Anh "Smart Home") hệ thống nhà thông minh nhà/ hộ trang bị hệ thống tự động tiên tiến... vùng Kịch ngữ cảnh thông minh Kết nối không giới hạn Danh sách thiết bị 2.2.2 Nhà thông minh Lumi Khác với BKAV, nhà thông minh Lumi tập trung mạnh vào phân khúc nhà thông minh trung cao cấp