Thiết kế và thi công hệ thống điều khiển giám sát ngôi nhà

MỤC LỤC Nô ̣i dung Trang TRANG BÌ A i NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ii LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP iv LỜI CAM ĐOAN vi LỜI CẢM ƠN vii MỤC LỤC viii LIỆT KÊ HÌNH VẼ xi LIỆT KÊ BẢNG VẼ xvii TÓM TẮT xviii Chương TỔNG QUAN 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2 MỤC TIÊU 1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1.4 GIỚI HẠN 1.5 BỐ CỤC Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 IOT VÀ ỨNG DỤNG TRONG ĐỜI SỐNG 2.1.1 Định nghĩa IoT 2.1.2 Tầm quan trọng IoT 2.1.3 Một vài ứng dụng đời sống 2.2 CHUẨN GIAO TIẾP UART 2.3 HỆ THỐNG MẠNG KHÔNG DÂY WIFI 12 2.3.1 Giới thiê ̣u về Wifi 12 2.3.2 Lịch sử hình thành phát triển 13 2.3.3 Nguyên tắc hoạt động Wifi 13 2.3.4 Các chuẩn bảo mật Wifi 15 2.4 CƠ SỞ DỮ LIỆU FIREBASE 16 2.4.1 Giới thiê ̣u về Firebase 16 2.4.2 Dich ̣ vu ̣ của Firebase 17 viii 2.4.3 Realtime Database 19 2.4.4 Authentication 23 2.4.5 Firebase Cloud Messaging (FCM) 23 2.4.6 Firebase Database Query 24 2.4.7 Remote Config 25 2.5 API THỜI TIẾT 26 2.5.1 Giới thiê ̣u API 26 2.5.2 Ứng dụng của API 26 2.5.3 Web API 27 2.5.4 Giới thiê ̣u API OpenWeatherMap 27 2.6 CÔNG NGHỆ RFID 30 2.6.1 Giới thiê ̣u về RFID 30 2.6.2 Cấu trúc hệ thống RFID 31 2.6.3 Phương thức làm việc RFID 34 2.7 HỆ ĐIỀU HÀNH ANDROID 35 2.7.1 Giới thiê ̣u về Android 35 2.7.2 Lich ̣ sử hình thành và phát triể n 36 2.8 GIAO THỨC MQTT 38 2.8.1 Giới thiê ̣u về MQTT 38 2.8.2 MQTT Bridge 40 2.8.3 Bảo mật 41 2.8.4 Ứng dụng MQTT 41 Chương TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ 43 3.1 GIỚI THIỆU 43 3.2 TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG 43 3.2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống 43 3.2.2 Tính tốn thiết kế 45 3.2.3 Sơ đồ nguyên lí toàn ma ̣ch 82 Chương THI CÔNG HỆ THỐNG 84 4.1 GIỚI THIỆU 84 4.2 THI CÔNG HỆ THỐNG 84 ix 4.2.1 Thi công bo mạch 84 4.2.2 Lắp ráp kiểm tra 86 4.3 ĐĨNG GĨI VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH 88 4.3.1 Đóng gói điều khiển 88 4.3.2 Thi cơng mơ hình 88 4.4 LẬP TRÌNH HỆ THỐNG 92 4.4.1 Lưu đồ giải thuật 92 4.4.2 Phần mềm lập trình cho vi điều khiển 105 4.5 TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG, THAO TÁC 131 4.5.1 Tài liệu hướng dẫn sử dụng 131 4.5.2 Quy trình thao tác 132 Chương KẾT QUẢ - NHẬN XÉT - ĐÁNH GIÁ 142 5.1 GIỚI THIỆU 142 5.2 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 142 5.2.1 Biế t cách sử du ̣ng cảm biế n 142 5.2.2 Biế t cách lâ ̣p trình Arduino Mega 142 5.2.3 Biế t cách lâ ̣p trình NodeMCU ESP8266 142 5.2.4 Biế t cách lâ ̣p trình mô ̣t trang web điề u khiể n 143 5.2.5 Biế t cách lâ ̣p trình App Android 143 5.2.6 Biế t cách điề u khiể n bằ ng gio ̣ng nói của trơ ̣ lí ảo Google 143 5.2.7 Biế t cách lâ ̣p trình với thẻ từ RFID 143 5.2.8 Biế t cách truyề n nhâ ̣n dữ liê ̣u giữa cách module với 143 5.2.9 Biế t cách truyề n nhâ ̣n dữ liê ̣u bằ ng Wifi 144 5.2.10 Biế t cách lấ y thông tin ngày giờ, thời tiế t Internet 144 5.3 NHẬN XÉT – ĐÁNH GIÁ 144 5.3.1 Nhận xét 144 5.3.2 Đánh giá 145 Chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 146 6.1 KẾT LUẬN 146 6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 146 TÀI LIỆU THAM KHẢO 147 x LIỆT KÊ HÌ NH VẼ Hình Trang Hình 2.1: Internet of Thing Hình 2.2: Kế t nố i IoT với các liñ h vực đời số ng Hình 2.3: Smart home Hình 2.4: Thiế t bi ̣đeo tay thông minh Hình 2.5: Smart city Hình 2.6: Sơ đồ nố i dây chuẩ n UART 10 Hình 2.7: Khung truyền tín hiệu UART 10 Hình 2.8: Gói dữ liê ̣u 11 Hình 2.9: Biể u tươṇ g Wifi 12 Hình 2.10: Biể u tươṇ g Firebase 16 Hình 2.11: Ứng du ̣ng của Firebase 18 Hình 2.12: Dich ̣ vu ̣ Firebase 18 Hình 2.13: Realtime database 19 Hình 2.14: Chỉ với API ta có liệu update 19 Hình 2.15: Câ ̣p nhâ ̣t database đế n các clients 20 Hình 2.16: Xác thực tài khoản ở Firebase 23 Hình 2.17: FCM Firebase 24 Hình 2.18: Remote Config 25 Hình 2.19: Giao thức API 26 Hình 2.20: Logo Open Weather Map 28 Hình 2.21: Cấ u ta ̣o thẻ RFID 31 Hình 2.22: Các thành phầ n của mô ̣t Reader 34 Hình 2.23: Hoạt động Tag Reader RFID 35 Hình 2.24: Logo ̣ điề u hành Android 35 Hình 2.25: Lich ̣ sử phát triể n của Android từ 2008 đế n 2017 37 Hình 2.26: MQTT Broker 38 xi Hình 2.27: MQTT Bridge 40 Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống 44 Hình 3.2: Bản thiết kế mô hình nhà 45 Hình 3.3: Module cảm biến DHT11 47 Hình 3.4: Module cảm biến khí gas MQ-2 48 Hình 3.5: Module cảm biến mưa 48 Hình 3.6: Module cảm biến ánh sáng 49 Hình 3.7: Module cảm biến chuyển động 50 Hình 3.8: Nút nhấ n cảm ứng điện dung chạm 51 Hình 3.9: Sơ đồ nguyên lí kết nối module cảm biến với Arduino Mega 51 Hình 3.10: Sơ đồ chân module RFID 53 Hình 3.11: Bàn phím ma trận 4x4 53 Hình 3.12: sơ đồ nguyên lí bàn phím 4x4 54 Hình 3.13: Hình ảnh LCD 16x2 54 Hình 3.14: Sơ đồ chân LCD 16x2 55 Hình 3.15: Hình ảnh thực tế Module I2C 56 Hình 3.16: Các ngõ module hình ảnh kết nối thực tế với LCD 16x2 57 Hình 3.17: Sơ đồ nguyên lí kết nối module RFID, LCD I2C bàn phím ma trận 4x4 với Arduino Mega 58 Hình 3.18: Động Servo SG90 59 Hình 3.19: Cấ u ta ̣o bên servo 59 Hình 3.20: Sơ đồ nguyên lí kết nối servo với Arduino Mega 60 Hình 3.21: Hình ảnh module L298N 61 Hình 3.22: Hình dạng IC L298 61 Hình 3.23: Sơ đồ nguyên lí IC L298 62 Hình 3.24: Sơ đồ chân IC L298 63 Hình 3.25: IC L298 điều khiển động DC dùng cầu H 64 Hình 3.26: Động giảm tốc 65 Hình 3.27: Module relay kênh 66 Hình 3.28: Module relay kênh 66 xii Hình 3.29: Sơ đồ nguyên lí kết nối module relay module L298N với Arduino Mega 67 Hình 3.30: Oled theo chuẩ n I2C và SPI 68 Hình 3.31: Mô ̣t số hình da ̣ng module Oled 68 Hình 3.32: Cách phân bố điể m ảnh Oled 69 Hình 3.33: Oled thực tế 70 Hình 3.34: Sơ đồ nguyên lí kết nối hình Oled NodeMCU 71 Hình 3.35: Sơ đồ chân Arduino Mega 2560 75 Hình 3.36: Sơ đồ nguyên lý ESP8266 78 Hình 3.37: Sơ đồ chân NodeMCU 80 Hình 3.38: Sơ đồ nguyên lí kết nối NodeMCU Arduino Mega 81 Hình 3.39: Sơ đồ nguyên lí toàn ma ̣ch 82 Hình 4.1: Sơ đồ bố trí linh kiê ̣n 85 Hình 4.2: Sơ đồ ma ̣ch in 86 Hình 4.3: Mă ̣t trước của bo ma ̣ch 87 Hình 4.4: Mă ̣t sau của bo ma ̣ch 87 Hình 4.5: Bố trí bên mô hình 88 Hình 4.6: Mă ̣t trước mô hình 89 Hình 4.7: Mă ̣t bên trái mô hình 89 Hình 4.8: Mă ̣t bên phải mô hình 89 Hình 4.9: Phòng khách 90 Hình 4.10: Phòng ngủ 90 Hình 4.11: Phòng bế p 90 Hình 4.12: Toàn cảnh mô hình 91 Hình 4.13: Lưu đồ chương trình Arduino Mega 92 Hình 4.14: Lưu đồ chương trình ReadCard 94 Hình 4.15: Lưu đồ chương trình EnterPw() 95 Hình 4.16: Lưu đồ chương trình ButtoState 97 Hình 4.17: Lưu đồ chương trình SendData 98 Hình 4.18: Lưu đồ chương trình ReceiveData 99 Hình 4.19: Lưu đồ chương trình NodeMCU ESP8266 100 xiii Hình 4.20: Google assistant control 102 Hình 4.21: Lưu đồ chương trình ReceiveData 103 Hình 4.22: Lưu đồ chương trình Control 104 Hình 4.23: Lưu đồ chương trình SendData 105 Hình 4.24: Logo Arduino 106 Hình 4.25: Giao diện bên Arduino IDE 106 Hình 4.26: Ta ̣o project Firebase 108 Hình 4.27: Ta ̣o Database realtime 108 Hình 4.28: Tab rules mu ̣c Database 109 Hình 4.29: Dữ liê ̣u đươc̣ lưu trữ Data Firebase 109 Hình 4.30: Ta ̣o mô ̣t biế n mới Realtime Database 110 Hình 4.31: Giao tiế p từ ESP8266 với Google thông qua IFTTT 110 Hình 4.32: Giao diê ̣n Dashboard của Adafruit 111 Hình 4.33: Add Block và add Toggle 111 Hình 4.34: Tạo Feed xong ấ n Next 112 Hình 4.35: Để giá tri ̣mă ̣c đinh ̣ rồ i ấ n create 112 Hình 4.36: Sau tạo Block xong 113 Hình 4.37: Tab VIEW AIO KEY có USER và KEY để sử dụng code IDE 113 Hình 4.38: Đăng ký IFTTT với google 114 Hình 4.39: Ta ̣o project mới 114 Hình 4.40: Cho ̣n service là google Assistant 115 Hình 4.41: Chọn thẻ "Say a simple phrase." 115 Hình 4.42: Điề n câu lê ̣nh điề u khiể n 116 Hình 4.43: Chọn +that 116 Hình 4.44: Chọn “Adafruit” 117 Hình 4.45: Chọn “Send data to Adafruit IO” 117 Hình 4.46: Chọn “Feed name và Data to save” 118 Hình 4.47: Kết setup xong 118 Hình 4.48: Đăng kí tài khoản OpenWeather 119 Hình 4.49: Ta ̣o mô ̣t tài khoản mới 119 Hình 4.50: Ta ̣o API key thành công 120 xiv Hình 4.51: Chuỗi dữ liê ̣u từ api Openweather 120 Hình 4.52: Logo Visual Studio Code 120 Hình 4.53: Trang download Visual Studio Code 121 Hình 4.54: Giao diê ̣n sau mở của Visual Studio Code 122 Hình 4.55: Workspace của Visual Studio Code 122 Hình 4.56: Các thành phầ n Html – CSS – JavaScript 123 Hình 4.57: Chức của HTML, CSS, Javascript 123 Hình 4.58: Cấ u trúc HTML đơn giản 124 Hình 4.59: CSS rule 125 Hình 4.60: Logo Nodejs 126 Hình 4.61: Init Firebase 126 Hình 4.62: Deploy Firebase 127 Hình 4.63: Biể u tươṇ g của MIT App Inventor 127 Hình 4.64: Mô tả quá trình xử lí của MIT App 128 Hình 4.65: Trang web của MIT APP INVENTOR 129 Hình 4.66: Cửa sổ làm viê ̣c của ứng du ̣ng MIT 130 Hình 4.67: Thiế t kế giao diê ̣n điê ̣n thoa ̣i 130 Hình 4.68: Ta ̣o code bằ ng cách kéo thả các block 131 Hình 4.69: Trường hơp̣ thẻ sai và thẻ đúng 132 Hình 4.70: Trường hơp̣ nhâ ̣p mâ ̣t khẩ u đúng và sai 133 Hình 4.71: Yêu cầ u nhâ ̣p mâ ̣t khẩ u cũ sau đó nhâ ̣p mâ ̣t khẩ u mới 133 Hình 4.72: Đổ i mâ ̣t khẩ u thành công 134 Hình 4.73: Hê ̣ thố ng kế t nố i wifi thành công 134 Hình 4.74: Hiể n thi ̣thời gian – thời tiế t Oled 135 Hình 4.75: Màn hình đăng nhâ ̣p 135 Hình 4.76: Giao diê ̣n trang chủ 136 Hình 4.77: Trang giới thiê ̣u 137 Hình 4.78: Giao diê ̣n điề u khiể n 137 Hình 4.79: Giao diê ̣n giám sát 138 Hình 4.80: Giao diê ̣n thời tiế t 138 Hình 4.81: Giao diê ̣n đăng nhâ ̣p, đổ i mâ ̣t khẩ u và giao diê ̣n chính của app 139 xv Hình 4.82: Giao diê ̣n các phòng 140 Hình 4.83: Điề u khiể n qua trơ ̣ lí ảo Google 141 xvi LIỆT KÊ BẢNG VẼ Bảng Trang Bảng 3.1: Vi ̣trí lắ p đă ̣t các thiế t bi ̣trong mô hình 45 Bảng 3.2: Thông số IC L298 62 Bảng 3.3: So sánh loại nhớ 80 Bảng 4.1: Danh sách linh kiện 84 Bảng 4.2: Các nút lệnh thường dùng 107 Bảng 5.1: Bảng thố ng kê số liê ̣u đánh giá ̣ thố ng 145 xvii CHƯƠNG THI CÔNG HỆ THỐNG Hin ̀ h 4.70: Trường hợp nhập mật khẩ u đúng và sai - Nế u muố n đổ i mâ ̣t khẩ u, nhấ n “#” Nế u nhâ ̣p mâ ̣t khẩ u cũ đúng thì nhâ ̣p mâ ̣t khẩ u mới Nế u sai thì mâ ̣t khẩ u cũ vẫn giữ Hin ̀ h 4.71: Yêu cầ u nhập mật khẩ u cũ sau đó nhập mật khẩ u mới BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 133 CHƯƠNG THI CÔNG HỆ THỚNG Hin ̀ h 4.72: Đở i mật khẩ u thành công b Hiể n thi ̣thông tin ngày – giờ, thời tiế t hiê ̣n ta ̣i và ngày tiế p theo Màn hình Oled sẽ hiể n thi ̣ thông tin ngày giờ – thời tiế t ̣ thố ng Đầ u tiên phải đơị ̣ thố ng kế t nố i wifi Khi kế t nố i thành công thì Oled mới hiể n thi đươ ̣ c̣ thông tin vì ̣ thố ng sẽ lấ y những thông từ internet Khi chưa kế t nố i đươc̣ wifi Oled sẽ hiê ̣n “Connecting to Wifi”, có kế t nớ i wifi NodeMCU sẽ “Updating forecasts” Khi hồn thành kế t nố i sẽ hiê ̣n “Done” Hình 4.73: Hê ̣ thố ng kế t nố i wifi thành công Oled sẽ hiê ̣n thi ̣ khung hình Mỗi khung hình sẽ hiể n thi ̣ các thông tin khác Riêng phầ n màn hình bên dưới hiể n thi giơ ̣ ̀ phút ở bên trái và nhiê ̣t đô ̣ môi trường ở bên phải màn hình Các khung hình sẽ chuyể n trang mỗi giây - Khung thứ nhấ t hiê ̣n thời gian, thứ ngày tháng năm hiê ̣n ta ̣i BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 134 CHƯƠNG THI CÔNG HỆ THỐNG - Khung thứ hai hiê ̣n thời tiế t và nhiê ̣t đô ̣ hôm kèm theo biể u tươṇ g thời tiế t tương ứng (ví du ̣ có mưa sẽ hiê ̣n đám mây kèm mưa) - Khung thứ ba hiê ̣n thời tiế t cho ba ngày tiế p theo Chỉ hiể n thi biể ̣ u tươṇ g và nhiê ̣t đô ̣, không có mô tả thời tiế t Hin ̀ h 4.74: Hiể n thi ̣ thời gian – thời tiế t Oled c Điều khiể n ̣ thố ng qua Web Vào đường dẫn https://doantn-072020.web.app/ Sau đó ta sẽ chuyể n hướng đế n trang web của ̣ thố ng có giao diê ̣n sau: Hin ̀ h 4.75: Màn hin ̀ h đăng nhập Nhâ ̣p Username mă ̣c đinh là “admin” và Password là “1111” sau đó Login BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 135 CHƯƠNG THI CÔNG HỆ THỐNG Hin ̀ h 4.76: Giao diê ̣n trang chủ Trang chủ gồ m tên đề tài tố t nghiê ̣p, giới thiê ̣u giáo viên hướng dẫn và sinh viên thực hiê ̣n Trên tra ̣ng thái gồ m nhiề u sự lựa cho ̣n là giới thiê ̣u, điề u khiể n – giám sát, thời tiế t và đăng xuấ t Mu ̣c giới thiê ̣u: giới thiê ̣u những chức có ̣ thố ng Mu ̣c điề u khiể n – giám sát: thực hiê ̣n chức điề u khiể n thiế t bi ̣ và giá m sát tra ̣ng thái thiế t bi ̣ ̣ thố ng Để điề u khiể n thì ấ n vào nút nhấ n tương ứng trang web Mu ̣c thời tiế t: hiể n thi ̣ngày giờ và thời tiế t hiê ̣n ta ̣i ở khu vực Phông nề n của trang web sẽ thay đổ i tùy vào thời tiế t, thời điể m ngày Ví du ̣ buổ i sáng sẽ có mă ̣t trời, buổ i tố i sẽ hiê ̣n mă ̣t trăng Mu ̣c đăng xuấ t: thoát khỏi trang web ̣ thớ ng BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 136 CHƯƠNG THI CÔNG HỆ THỐNG Hin ̀ h 4.77: Trang giới thiê ̣u Hình 4.78: Giao diê ̣n điều khiể n BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 137 CHƯƠNG THI CÔNG HỆ THỐNG Hình 4.79: Giao diê ̣n giám sát Hin ̀ h 4.80: Giao diê ̣n thời tiế t d Điều khiể n ̣ thố ng qua App Sau cài đă ̣t ứng du ̣ng điê ̣n thoa ̣i, ta sẽ có giao diê ̣n app sau: BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 138 CHƯƠNG THI CÔNG HỆ THỐNG Hình 4.81: Giao diê ̣n đăng nhập, đổ i mật khẩ u và giao diê ̣n chính của app Mâ ̣t khẩ u mă ̣c đinh ̣ của app là “1111” Ta cũng có thể đổ i mâ ̣t khẩ u Khi đăng nhâ ̣p thành công, giao diê ̣n màn hình sẽ gồ m các nút cho ̣n phòng khách, phòng ngủ và phòng bế p Ngoài còn có nút đóng / mở cửa, nút cho ̣n chế đô ̣ điề u khiể n tự đô ̣ng hay bằ ng tay và nút tắ t tấ t cả thiế t Tùy mu ̣c đích sử du ̣ng mà chủ nhà sẽ cho ̣n vào phòng nào để điề u khiể n Giao diê ̣n từng phòng sẽ sau: BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 139 CHƯƠNG THI CÔNG HỆ THỐNG Hình 4.82: Giao diê ̣n các phòng Phòng khách gồ m nút nhấ n điề u khiể n đèn và qua ̣t Bên ca ̣nh nút là tra ̣ng thái hiê ̣n ta ̣i của thiế t bi tương ̣ ứng Còn la ̣i là thông số nhiê ̣t đô ̣, đô ̣ ẩ m phòng khách, tra ̣ng thái của rèm đóng hay mở và tra ̣ng thái của sào phơi đồ Phòng bế p gồ m nút nhấ n điề u khiể n đèn qua ̣t và tra ̣ng thái kiể m tra khí gas Phòng ngủ gồ m nút nhấ n cho đèn và qua ̣t e Điều khiể n ̣ thố ng qua trợ lí ảo Google Đầ u tiên mở trơ ̣ lí ảo Google điê ̣n thoa ̣i Sau đó lê ̣nh điề u khiể n bâ ̣t tắ t thiế t bi.̣ Các lê ̣nh dùng cho ̣ thố ng gồ m: - Bâ ̣t / Tắ t đèn phòng khách - Bâ ̣t / Tắ t qua ̣t phòng khách - Bâ ̣t / Tắ t đèn phòng ngủ thứ nhấ t - Bâ ̣t / Tắ t qua ̣t phòng ngủ thứ nhấ t - Bâ ̣t / Tắ t đèn phòng ngủ thứ hai - Bâ ̣t / Tắ t qua ̣t phòng ngủ thứ hai - Bâ ̣t / Tắ t đèn phòng bế p - Bâ ̣t / Tắ t qua ̣t phòng bế p BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 140 CHƯƠNG THI CÔNG HỆ THỐNG - Mở / Đóng cửa - Tắ t tấ t cả các thiế t bi ̣ Hình 4.83: Điều khiể n qua trợ lí ảo Google BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 141 CHƯƠNG KẾT QUẢ – NHẬN XÉT – ĐÁNH GIÁ Chương KẾT QUẢ - NHẬN XÉT - ĐÁNH GIÁ 5.1 GIỚI THIỆU Chương trình bày kết trình nghiên cứu làm đề tài thời gian 15 tuần Bên cạnh nhận xét, đánh giá đề xuất hướng phát triển sản phẩm mơ hình để hồn thiện vào thực tế 5.2 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC Qua quá trình thực hiê ̣n đề tài, nhóm đã vâ ̣n du ̣ng đươc̣ những kiế n thức ho ̣c tâ ̣p đươc̣ quá trình ho ̣c tâ ̣p và làm viê ̣c ở trường Đồ ng thời thấ y đươc̣ đề tài có khả ứng du ̣ng vào thực tế cao, đúng xu hướng của thời đa ̣i 5.2.1 Biế t cách sử du ̣ng cảm biế n Trong đề tài sử du ̣ng những cảm biế n cầ n thiế t cho cuô ̣c số ng DHT11, cảm biế n khí Gas, đô ̣ ẩ m đấ t… Qua quá trình làm viê ̣c nhóm đã đo ̣c - hiể u đươc̣ cấ u ta ̣o cũng nguyên lí làm viê ̣c của các cảm biế n để giao tiế p với vi điề u khiể n 5.2.2 Biế t cách lâ ̣p trin ̀ h Arduino Mega Arduino Mega board mạch thông minh sử dụng rộng rãi Tuy nhiên, để sử dụng thành thạo đầy đủ chức khơng phải dễ Và kết q trình nghiên cứu đề tài mà nhóm thực có Trong đề tài, Arduino đóng vai trò là bô ̣ điề u khiể n trung tâm Nhâ ̣n dữ liê ̣u từ cảm biế n, truyề n nhâ ̣n dữ liê ̣u qua UART với NodeMCU để làm viê ̣c với database Firebase Điề u khiể n hoa ̣t đô ̣ng của toàn ̣ thố ng 5.2.3 Biế t cách lâ ̣p trin ̀ h NodeMCU ESP8266 ESP8266 sử dụng phổ biến thiết bị giao tiếp với smartphone hay web server thông qua Wifi nhờ giá thành rẻ, module nhỏ gọn đặc biệt dễ sử dụng Đây công cụ cải tiến trình giám sát từ khơng dây sang có dây, giúp ta hội nhập vào sống đại ngày Qua q trình nghiên cứu, nhóm biết cách sử dụng module để giao tiếp truyền nhận liệu với web server, app android BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 142 CHƯƠNG KẾT QUẢ – NHẬN XÉT – ĐÁNH GIÁ 5.2.4 Biế t cách lâ ̣p trin ̀ h mô ̣t trang web điề u khiể n Sau thời gian nghiên cứu, nhóm đã tìm hiể u đươc̣ mô ̣t trang web đươc̣ cấ u ta ̣o thế nào, những ngôn ngữ cầ n để hoàn thành đươc̣ mô ̣t trang web và cách để đưa trang web đó lên server với tên miề n của Firebase Bằ ng cách lâ ̣p trình HTML, CSS, JavaScript bản nhóm đã liên kế t với database Firebase để lấ y dữ liê ̣u và điề u khiể n ̣ thố ng của đề tài 5.2.5 Biế t cách lâ ̣p trin ̀ h App Android Cũng điề u khiể n bằ ng trang web, nhóm thông qua app MIT Inventor ta ̣o giao diê ̣n điề u khiể n điê ̣n thoa ̣i android bằ ng cách kéo thả cách lê ̣nh Sau đó xuấ t file apk để cài đă ̣t điê ̣n thoa ̣i Và cũng liên kế t với dữ liê ̣u của Firebase để điề u khiể n thiế t bi ̣của ̣ thố ng 5.2.6 Biế t cách điề u khiể n bằ ng gio ̣ng nói của trơ ̣ lí ảo Google Trơ ̣ lí ảo google điê ̣n thoa ̣i android hiê ̣n ta ̣i đề u có nên nhóm đã ứng du ̣ng nó và đề tài bằ ng cách kế t nố i với IFTTT Chỉ cầ n mở GG assistant lên và lê ̣nh là có thể điề u kiể n đươc̣ thiế t bi qua ̣ wifi 5.2.7 Biế t cách lâ ̣p trin ̀ h với thẻ từ RFID Thẻ từ hiê ̣n ta ̣i đã quá quen thuô ̣c với chúng ta vì chúng sử du ̣ng rấ t nhiề u đời số ng Qua quá trình thực hiê ̣n, nhóm đã hiể u đươc̣ nguyên lí, cấ u ta ̣o, ứng du ̣ng thực tiễn của thẻ từ Trong đề tài, nhóm sử du ̣ng thẻ từ để dùng viê ̣c mở cửa Viê ̣c dùng thẻ từ để tăng tính bảo mâ ̣t cho viê ̣c vào đươc̣ bên nhà của đề tài 5.2.8 Biế t cách truyề n nhâ ̣n dữ liê ̣u giữa cách module với Qua đề tài nhóm biết cách truyền nhận liệu vi điều khiển với (arduino với NodeMCU) bằ ng chuẩ n UART Giao tiế p I2C arduino với LCD, ESP8266 với Oled hay giao tiế p SPI giữa arduino với RFID… BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 143 CHƯƠNG KẾT QUẢ – NHẬN XÉT – ĐÁNH GIÁ 5.2.9 Biế t cách truyề n nhâ ̣n dữ liê ̣u bằ ng Wifi Qua đề tài này, nhóm biết giám sát – điều khiển thiết bị qua wifi tạo lập trang web, app android, trơ ̣ lí ảo Google cho hệ thống Cả cách điều khiển thông qua firebase để điều khiển giám sát 5.2.10 Biế t cách lấ y thông tin ngày giờ, thời tiế t Internet Dự báo thời tiế t là mô ̣t điề u khá hữu ích với mo ̣i người, nó giúp ta biế t hôm thời tiế t thế nào để có thể lên kế hoa ̣ch mô ̣t cách hiê ̣u quả Trong đề tài, nhóm đã tìm hiể u và ho ̣c đươc̣ cách lấ y thông tin thời gian – thời tiế t qua mô ̣t nguồ n mở Openweathermap Mã nguồ n mở này cung cấ p mô ̣t API gồ m thông tin thời tiế t của khu vực mình muố n Từ đó hiể n thi thông ̣ tin lên Oled mô hình và trang web của đề tài 5.3 NHẬN XÉT – ĐÁNH GIÁ 5.3.1 Nhận xét Sau thời gian 15 tuần nghiên cứu thực đề tài, mạch đáp ứng yêu cầu thiết kế ban đầu Dưới số nhận xét: a Ưu điểm - Hệ thống có sự đồ ng bô ̣ viê ̣c điề u khiể n thiết bị bằ ng những phương pháp khác nhau: web, app, trơ ̣ lí ảo google, nút nhấ n - Hệ thống điều khiển nơi đâu có Internet - Bảo mâ ̣t cửa vào lớp (thẻ từ RFID và mâ ̣t khẩ u) Có cảnh báo trộm nhập sai mật hay thẻ sai Mâ ̣t khẩ u cửa không bi ̣reset mấ t nguồ n - Có các chế đô ̣ auto hay manual để sào phơi đồ hay rèm cửa có thể tự đô ̣ng đóng mở hay theo ý đinh ̣ của chủ nhà - Cảnh báo có sự cố rò gas Tự đô ̣ng giải quyế t sự cố bằ ng cách mở cửa thoát hiể m và bâ ̣t qua ̣t - Hiể n thi ̣thời tiế t – thời gian đe ̣p mắ t, có hiê ̣u ứng chuyể n trang sau giây - Giao diện thiết kế dễ sử dụng đẹp mắt b Hạn chế - Hệ thống phụ thuộc vào tốc độ wifi dữ liê ̣u ma ̣ng di đô ̣ng - Chưa hệ thống dập lửa có cháy BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP – Y SINH 144 CHƯƠNG KẾT QUẢ – NHẬN XÉT – ĐÁNH GIÁ - Chưa có camera để giám sát hình ảnh trực tiế p ta ̣i nhà - Chưa thu thập liệu lịch sử hoạt động nhức mức tiêu thụ điện thiết bị - Chưa có ̣ thố ng phu ̣c vu ̣ giải trí âm thanh, ánh sáng - Trang web chưa bảo mâ ̣t 5.3.2 Đánh giá Sau trình vận hành thử hệ thống, nhóm thực thu số liệu sau: Bảng 5.1: Bảng thố ng kê số liê ̣u đánh giá ̣ thố ng Thời tiế t Thời gian Thẻ RFID Mâ ̣t khẩ u Cảm biế n Web App Google assistant Nút nhấ n Số lầ n thực hiê ̣n 50 50 50 50 50 50 50 50 50 Số lầ n đúng 40 50 50 50 50 49 49 45 50 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Đánh giá Đa ̣t Đa ̣t Đa ̣t Đa ̣t Đa ̣t Đa ̣t Đa ̣t Đa ̣t Đa ̣t 145 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 KẾT LUẬN Sau khoảng thời 15 tuần nghiên cứu tìm hiểu, nhóm hồn thành đồ án thi cơng mơ hình theo yêu cầu đặt ban đầu Trong q trình thực hiện, nhóm thu kết định - Sản phẩm đạt yêu cầu điều khiển - giám sát thiết bị, cảm biến qua ma ̣ng Internet bằ ng Web, ứng du ̣ng android và trơ ̣ lí ảo google - Có thể tự bâ ̣t đèn qua chuyể n đô ̣ng của người dùng - Tự làm mát không khí nhiê ̣t đô ̣ phòng vươṭ ngưỡng cho phép - Hiể n thi đươ ̣ c̣ thời gian thực từ Internet và thông tin dự báo thời tiế t ở khu vực - Thực chức mở cửa RFID nhập mật - Có hệ thống cảnh báo cho chủ hộ biết có người nhâ ̣p sai mâ ̣t khẩ u hay không có thẻ rị rỉ khí gas - Mơ hình thi cơng có tính thẩm my,̃ dễ thao tác, an toàn 6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN - Mở rộng số thiết bị cần điều khiển với công suất lớn - Sử du ̣ng module Sim để có thể go ̣i cuô ̣c go ̣i khẩ n cấ p đế n chủ nhà có sự cố ̣ thố ng - Mở cửa cách nhận dạng dấu vân tay khuôn mặt - Phát triển thêm hệ thống dập lửa phát có cháy xảy - Thêm camera giám sát nhà thông qua web android Kế t hơp̣ xử lí ảnh - Phát triển thêm hệ thống đọc điện tiêu thụ thiết bị - Phát triể n ̣ thố ng ánh sáng - âm phu ̣c vu ̣ viê ̣c giải trí cho chủ nhà - Phát triể n ̣thố ng chăm sóc vườn, có ̣thố ng máy nước nóng la ̣nh cho người dùng có thể làm nóng nước tắ m trước về đế n nhà - Tố i ưu giao diê ̣n web app để ta ̣o sự thân thiê ̣n BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 146 TÀ I LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách tham khảo [1] Nguyễn Đình Phú, “Giáo trình Vi Xử Lí”, NXB Trường Đại Học Sư Phạm Kĩ Thuật TP.HCM, 2016 [2] Nguyễn Đình Phú - Phan Vân Hồn - Trương Ngọc Anh, “Giáo trình Thực hành Vi Điều Khiển PIC”, NXB Trường Đại Học Sư Phạm Kĩ Thuật TP.HCM, 8/2017 [3] Phạm Quang Huy Lê Cảnh Trung, “Lập trình điều khiển với Arduino”, NXB Khoa Học Kỹ Thuật, 2014 [4] Đỗ Đức Trí, “Kỹ thuật Điện – Điện tử”, NXB Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM, 2016 [5] Nguyễn Văn Hiệp, Giáo trình Cơng nghệ nhận dạng sóng vơ tuyến, Nhà xuất đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2014 [6] Nguyễn Đình Phú – Nguyễn Trường Duy, Giáo trình Kỹ thuật số, Nhà xuất đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2013 [7] Nguyễn Việt Hùng – Nguyễn Ngô Lâm – Nguyễn Văn Phúc, Giáo trình Kỹ thuật truyền số liệu, Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh, 2011 [8] Daniel Eichhorn - ESP8266 Weather Station Getting Started Guide, Lean Publishing, 2018 Trang Web tham khảo [1] Wikipedia: https://www.wikipedia.org/ [2] ỨNG DỤNG CỦA IOT TRONG THỰC TIỄN: https://longvan.net/iot-la-gi-ungdung-cua-iot-trong-thuc-tien.html [1] Cộng đồng Arduino Việt Nam: http://arduino.vn/ [2] GitHub: https://github.com/ [3] Datasheet: https://www.alldatasheet.com/ [4] THE WORLD'S LARGEST WEB DEVELOPER SITE: https://www.w3schools.com/ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 147 ... TOÁN VÀ THI? ??T KẾ HỆ THỐNG 43 3.2.1 Thi? ??t kế sơ đồ khối hệ thống 43 3.2.2 Tính tốn thi? ??t kế 45 3.2.3 Sơ đồ nguyên lí toàn ma ̣ch 82 Chương THI CÔNG HỆ THỐNG... hỗ trợ điều khiển giọng nói, chúng giúp điều khiển giám sát thi? ??t bị cách tiện lợi nhanh chóng Đặc biệt, hệ thống nhà thông minh phát triển ngày phổ biến Nhà thông minh kiểu nhà lắp đặt thi? ??t. .. tốn thi? ??t kế - Thi? ??t kế sơ đồ khối - Thi? ??t kế cho khối - Sơ đồ ngun lý tồn mạch Chương 4: Thi cơng hệ thống BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH CHƯƠNG TỞNG QUAN - Thi cơng board mạch - Thi cơng