Bài tập lớn môn thiết kế ngoại vi và kĩ thuật ghép nối (5)

Smart home Hệ Thống Nhà Thơng Minh Nhóm 07 CONTENTS Giới thiệu đề tài Nội dung mục tiêu đề tài Cơ sở lý thuyết Các giao thức & Hệ điều hành sử dụng Hệ thống Chi tiết Hệ thống Kết định hướng Kết định hướng phát triển tương lai Giới thiệu đề tài Nội dung mục tiêu đề tài Giới thiệu đề tài Nội dung mục tiêu đề tài a/ Nội dung Nhà thông minh 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 Nhờ ứng dụng công nghệ hồng ngoại, điện thoại thơng minh, IoT, cơng nghệ đám mây…Nhà thơng minh tự động giúp bạn làm công việc nhà, giúp cho sống thoải mái Giới thiệu đề tài Nội dung mục tiêu đề tài b/ Mục tiêu Có thể lập trình với kit Arduino nano ESP8266, giao tiếp với cảm biến Đọc giá trị cảm biến nhiệt độ độ ẩm dht11, cảm biến khí gas MQ2 hiển thị lên app điện thoại tín hiệu điều khiển từ app điều khiển bật tắt đèn,quạt Cơ sở lý thuyết Các giao thức & Hệ điều hành sử dụng Cơ sở lý thuyết a/ I2C - I2C ( Inter – Integrated Circuit) giao thức giao tiếp nối tiếp đồng phát triển Philips Semiconductors, sử dụng để truyền nhận liệu IC với sử dụng hai đường truyền tín hiệu - Các bit liệu truyền bit theo khoảng thời gian đặn thiết lập tín hiệu đồng hồ - Bus I2C thường sử dụng để giao tiếp ngoại vi cho nhiều loại IC khác loại vi điều khiển, cảm biến, EEPROM, … Sơ đồ khối giao thức I2C Cơ sở lý thuyết b/ UART - UART (Universal Asynchronous Receiver / Transmitter) vi mạch sẵn có vi điều khiển không giống giao thức truyền thông (I2C & SPI) Chức UART truyền liệu nối tiếp Trong UART, giao tiếp hai thiết bị thực theo hai cách giao tiếp liệu nối tiếp giao tiếp liệu song song - Chuẩn giao tiếp UART sử dụng dây để truyền nhận liệu thiết bị: • TX (Transmiter) - Dây truyền liệu • RX (Receiver) - Dây nhận liệu - Dữ liệu truyền giao tiếp UART tổ chức thành gói (Packets) Mỗi Packets chứa bit Start, đến bit liệu (tùy thuộc vào UART), bit Parity bit Stop Khung truyền UART Cơ sở lý thuyết b/ Hệ điều hành FreeRTOS - FreeRTOS hệ điều hành nhúng thời gian thực (Real Time Operating System) mã nguồn mở phát triển Real Time Engineers Ltd, sáng lập sở hữu Richard Barry FreeRTOS thiết kế phù hợp cho nhiều hệ nhúng nhỏ gọn triển khai chức như: chế quản lý nhớ tác vụ bản, hàm API quan trọng cho chế đồng Cách hoạt động FreeRTOS Cơ sở lý thuyết b/ Hệ điều hành FreeRTOS - Chia nhỏ chương trình thành Task, task thực tác vụ riêng mình, chúng có khơng gian nhớ riêng hồn tồn độc lập với - Để trao đổi thông tin Task ta dùng Queue (hàng đợi), semaphore, mutex - Queue (hàng đợi) : Hoạt động theo chế FIFO (First In - First Out) Cách hoạt động Queue Hệ thống c/ Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11 Cảm biến độ ẩm nhiệt độ DHT11 Temperature Humidity Sensor cảm biến thông dụng chi phí rẻ dễ lấy liệu thông qua giao tiếp wire (giao tiếp digital dây truyền liệu nhất) Bộ tiền xử lý tín hiệu tích hợp cảm biến giúp bạn có liệu xác mà khơng phải qua tính tốn DHT11 Hệ thống d/ Cảm biến khí Gas MQ2 - MQ2 cảm biến khí gas, tạo từ chất bán dẫn SnO2 Chất có độ nhạy cảm thấp với khơng khí sạch, mơi trường có chất gây cháy, độ dẫn thay đổi - Khi mơi trường sạch, điện áp đầu cảm biến thấp Giá trị điện áp đầu tăng nồng độ khí gây cháy xung quanh cảm biến MQ2 cao - MQ2 hoạt động tốt mơi trường khí hóa lỏng LPG, H2, chất gây cháy khác MQ2 Hệ thống e/ Quang trở - Quang trở gọi trở điện quang, photoresistor, photocell linh kiện tạo chất đặc biệt thay đổi điện trở ánh sáng chiếu vào Về bản, bạn hiểu tế bào quang điện hoạt động dựa theo nguyên lý quang dẫn Hay hiểu điện trở thay đổi giá trị theo cường độ ánh sáng MQ2 Hệ thống f/ Màn hình OLED 0.96 inch - Những ưu điểm kể đến hình OLED lớp hữu nhựa mỏng, nhẹ mềm dẻo lớp tinh thể LED hay LCD nhờ mà ứng dụng OLED để chế tạo hình gập cuộn Độ sáng OLED tốt LED không cần đèn LCD nên sử dụng pin Màn hình Oled Hệ thống g/ App Blynk IoT Ứng dụng Blynk – cho phép tạo giao diện cho dự án cách sử dụng widget khác Ngoài phiên – Blynk IoT nhà sản xuất tích hợp web server để thực điều khiển theo dõi thiết bị IoT trình duyệt web Blynk Server – chịu trách nhiệm tất giao tiếp điện thoại thơng minh phần cứng Bạn sử dụng Blynk Cloud chạy cục máy chủ Blynk riêng Nó mã nguồn mở, dễ dàng xử lý hàng nghìn thiết bị chí khởi chạy Raspberry Pi Thư viện Blynk – dành cho tất tảng phần cứng phổ biến Blynk Library upload vào mạch điều khiển Arduino, Esp8266 mạch kết nối với nhiều cảm biến, thiết bị, Và kết nối với Blynk Server thông qua Wifi, Ethernet, 3G, LTE – cho phép giao tiếp với máy chủ xử lý tất lệnh đến lệnh Mỗi nhấn nút ứng dụng Blynk, thông điệp truyền đến không gian đám mây Blynk, tìm đường đến phần cứng Nguyên lý hoạt động App Blynk IoT Hệ thống g/ App Blynk IoT Giao diện điều khiển web Hệ thống 2/ Sơ đồ khối Sơ đồ khối Hệ thống 3/ Lưu đồ thuật toán Lưu đồ thuật toán hệ thống Hệ thống 3/ Lưu đồ thuật tốn Ngun lý hoạt động •Taskdht TaskSensor đọc liệu từ cảm biến DHT11, MQ2, quang trở gửi giá trị Queue tương ứng •TaskSerial đọc giá trị từ Queue , đóng gói JSON lại gửi qua ESP8266 UART •Esp8266 nhận liệu từ arduino gửi lên Blynk IoT •Nếu giá trị nhiệt độ >40 độ ẩm 1000 Esp gửi cảnh báo lên Blynk •Khi tín hiệu điều khiển thiết bị gửi đến Esp từ Blynk Esp bật tắt thiết bị tương ứng - Hoạt động Task Kết định hướng Kết định hướng phát triển tương lai Kết định hướng Giao diện web Kết định hướng Mạch demo Kết định hướng Nhận xét Sau thời gian tìm hiểu, nghiên cứu, nhóm giải tương đối yêu cầu truyền nhận liệu, điều khiển thiết bị, đề tài đề ban đầu: • Đọc giá trị nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng , khí gas • Gửi liệu hiển thị lên App • Điều khiển thiết bị gia đình Ưu điểm: • Đáp ứng yêu cầu đề đặt • Dễ dàng sử dụng cho người • Giá thành thấp Nhược điểm: • Giá trị đo chưa xác sai số linh kiện • Vì sử dụng mạng không dây để kết nối nên nhiều lúc đường truyền làm liệu gửi nhận bị chậm Kết định hướng Định hướng phát triển đề tài - Thêm hệ thống nhận diện khn mặt để đóng mở cửa - Dùng thêm cảm biến khác đại, xác - Thiết kế mơ hình tối ưu, dễ sử dụng giá thành hợp lý Thanks you for listening Does anyone have any questions? ... khiển thiết bị gửi đến Esp từ Blynk Esp bật tắt thiết bị tương ứng - Hoạt động Task Kết định hướng Kết định hướng phát triển tương lai Kết định hướng Giao diện web Kết định hướng Mạch demo Kết... nghìn thiết bị chí khởi chạy Raspberry Pi Thư vi? ??n Blynk – dành cho tất tảng phần cứng phổ biến Blynk Library upload vào mạch điều khiển Arduino, Esp8266 mạch kết nối với nhiều cảm biến, thiết. .. giao tiếp ngoại vi cho nhiều loại IC khác loại vi điều khiển, cảm biến, EEPROM, … Sơ đồ khối giao thức I2C Cơ sở lý thuyết b/ UART - UART (Universal Asynchronous Receiver / Transmitter) vi mạch