MẠCH CẢNH BÁO NHIỆT ĐỘ VÀ ĐỘ ẨM SỬ DỤNG ESP8266 VÀ DHT 11

Đồ án TRƯỜNG ĐẠI HỌC SÀI GÒN KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG - - ĐỒ ÁN MẠCH CẢNH BÁO NHIỆT ĐỘ VÀ ĐỘ ẨM SỬ DỤNG ESP8266 VÀ DHT 11 Giảng viên hướng dẫn: TS.Nguyễn Xuân Tiên Nhóm sinh viên thực hiện: Đặng Thành Nhân-3119510032 Nguyễn Vĩ Tường-31159510056 Đồ án TP Hồ Chí Minh, năm 2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SÀI GÒN KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG - - BÁO CÁO MÔN HỌC MẠCH CẢNH BÁO NHIỆT ĐỘ VÀ ĐỘ ẨM SỬ DỤNG ESP8266 VÀ DHT 11 Giảng viên hướng dẫn: TS.Nguyễn Xuân Tiên Nhóm sinh viên thực hiện: Đặng Thành Nhân-3119510032 Nguyễn Vĩ Tường-31159510056 Đồ án TP Hồ Chí Minh, năm 2022 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI Sơ lược Những tác hại độ ẩm thất thường Mục tiêu đề tài .6 Thể thức, phương thức nghiên cứu CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỂ IoT 1.1 Giới thiệu IoT? 1.2 Thuật ngữ 1.3 Lịch sử .9 1.4 Khả nănng định danh độc 10 1.5 Xu hướng tính chất 10 CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU THIẾT BỊ VÀ PHẦN MỀM SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG 11 2.1 Kit RF Thu Phát Wifi ESP8266 NodeMCU Lua CP2102 11 2.2 Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11 13 2.3 Mạch ổn áp LM7805 .14 2.4 Điện trở kéo lên 15 2.5 Phần mềm Arduino (Arduino IDE) 15 2.6 Phần mềm Visual Studio Code .17 CHƯƠNG 3: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 17 3.1 Các giao thức sử dụng hệ thống 17 3.1.1 Giao thức MQTT .17 3.1.2 Giao tiếp UART 18 3.1.3 RSA 19 3.1.4 Các chế độ hoạt động ESP8266 19 3.2 Lưu đồ giải thuật 22 3.3 Sơ đồ nguyên lý 23 CHƯƠNG 4: THI CÔNG MẠCH 25 4.1 Giới thiệu thành phần sử dụng App: 25 4.1.1 Ngơn ngữ lập trình C 25 4.1.2 Ngơn ngữ lập trình JavaScript 25 4.1.3 CSS 25 4.1.4 HTML 26 4.1.5 NodeJS 26 Đồ án 4.1.5 ReactJS .32 4.1.6 MONGO DB 32 4.2 CODE hoạt động .32 4.3 Thành phẩm 56 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬT VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 74 5.1 Ưu nhược điểm hệ thống: .74 5.2 Hướng phát triển 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO 75 NHỮNG TỪ VIẾT TẮT VÀ THUẬT NGỮ THƯỜNG SỬ DỤNG 76 Đồ án LỜI CẢM ƠN Để hồn thành thu hoạch mơn học này, chúng tơi xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Trần Minh Nhật tận tình hướng dẫn suốt trình học tập Chúng tơi chân thành cảm ơn q thầy, cô khoa Giáo Giáo Điện Tử Viễn Thơng Trường Đại học Sài Gịn tận tình truyền đạt kiến thức cho học tập Với vốn kiến thức tiếp thu q trình học khơng tảng cho trình thực thu hoạch mà hành trang quý báu để bước vào đời cách vững tự tin Cuối chúng tơi kính chúc q thầy, cô dồi sức khỏe thành công nghiệp cao quý Đồ án GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI Sơ lược Trong thời đại 4.0 này, ta quen với công nghệ ký thuật tiên tiến, thiết bị, đề tài, dự án, công trình phát triển đến mức mà ta tưởng có trí tưởng tượng Vậy với mong muốn đại, tiện lợi, nhanh gọn IoT khơng thể thiếu sống thường ngày Thế nên nhóm chọn đề tài “MẠCH CẢCH BÁO NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM SỬ SỤNG ESP8266 VÀ DHT11” Những tác hại độ ẩm thất thường Khi độ ẩm cao: Độ ẩm cao gây cảm giác khó chịu, mệt mỏi cho thể Mùi quần áo điều khó tránh khỏi đặc biệt quần áo bẩn kể quần áo giặt mà khô, mùi ẩm mốc từ chăn, đệm, tường…cũng góp phần làm tăng cảm giác khó chịu cho Độ ẩm cao tạo điều kiện tốt cho virus, vi khuẩn, nấm mốc, bọ bụi nhà… phát triển, dẫn đến tăng nguy mắc bệnh nhiễm trùng đường hô hấp (bệnh viêm mũi họng cấp tính, viêm phế quản cấp, viêm phổi), nhiễm trùng đường tiêu hóa, số bệnh ngồi da gia tăng tình trạng dị ứng Độ ẩm cao kích thích trực tiếp niêm mạc đường thở dẫn đến viêm, tăng tiết co thắt phế quản dẫn đến có triệu chứng ho, hắt hơi, khó thở… Đồ án Độ ẩm cao cịn kích thích xuất đợt bùng phát làm tăng mức độ trầm trọng số bệnh đường hơ hấp mãn tính bệnh phổi tắc nghẽn mạn tính, hen phế quản Khi độ ẩm q thấp: Khi độ ẩm khơng khí xuống thấp, 40%, thể thoát nước qua da nhanh mức bình thường, làm da dễ bị khơ nẻ, bong tróc Độ ẩm thấp khiến thể suy nhược, hụt giảm hiệu suất làm việc, hệ miễn dịch yếu nên dễ mắc bệnh Khi độ ẩm thấp, ta có cảm giác khó chịu, hít thở khơ Với trẻ em, hệ hơ hấp cịn non yếu dễ mắc bệnh khí quản, phổi,… Mục tiêu đề tài - Giảm tình trạng ẩm mốc độ ẩm khơng khí q cao - Giảm tình trạng da bị khơ, sứt nẻ độ khơng khí q thấp - Giúp người sử dụng cập nhật nhiệt độ độ ẩm nhà - Giúp môi trường nhà điều hòa, ổn định Thể thức, phương thức nghiên cứu Trong q trình thực hiện, nhóm nghiên cứu, tìm hiểu qua sách, báo, tài liệu internet, nghiên cứu sở lý thuyết kỹ thuật đo nhiệt độ độ ẩm, ứng dụng kiến thức biết lập trình IoT xây dựng hệ thống cảnh báo nhiệt độ độ ẩm Sau thiết kế mạch điều khiển, sau tiến hành lắp ráp mạch, hồn thiện mơ hình Đồ án CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỂ IoT 1.1 Giới thiệu IoT? Là kịch giới, mà đồ vật, người cung cấp định danh riêng mình, tất có khả truyền tải, trao đổi thông tin, liệu qua mạng mà không cần đến tương tác trực tiếp người với người, hay người với máy tính Các thiết bị IoT đồ vật gắn thêm cảm biến để thu thập liệu môi trường xung quanh (giống giác quan), máy tính/bộ điều khiển tiếp nhận liệu lệnh cho thiết bị khác, đồ vật tích hợp hai tính Năm 1999, Kevin Ashton đưa cụm từ Internet of Things nhằm để đối tượng nhận biết tồn chúng Đồ án Đến năm 2016, Internet Vạn Vật khẳng định bước tiến nhờ hội tụ nhiều công nghệ, bao gồm truyền tải vơ tuyến diện dầy đặc, phân tích liệu thời gian thực, học máy, cảm biến hàng hóa, hệ thống nhúng Hình 1.1: Mơ tả tương tác mạng lưới thiết bị kết nối internet 1.2 Thuật ngữ Internet of Things (IoT): thuật ngữ dùng để đối tượng nhận biết (identifiable) tồn chúng kiến trúc mang tính kết nối Cụm từ đưa Kevin Ashton vào năm 1999 Ông nhà khoa học sáng lập Trung tâm Auto-ID đại học MIT, nơi thiết lập quy chuẩn toàn cầu cho RFID (một phương thức giao tiếp khơng dây dùng sóng radio) số loại cảm biến khác IoT sau dùng nhiều ấn phẩm đến từ hãng nhà phân tích "Vạn Vật", khái niệm này, hướng đến đa dạng thiết bị máy theo dõi nhịp tim, máy phát đáp vi mạch sinh học gia súc, loài ctenoides ales sinh sống vùng nước ven bờ biển, xe với cảm biến tích hợp, thiết bị phân tích DNA để quan sát mơi trường/thức ăn/mầm bệnh, thiết bị chuyên dụng để hỗ trợ lực lượng cứu hỏa hoạt động tìm kiếm cứu nạn Nhiều luật gia gợi ý "Vạn Vật" nên xem "một tổng thể tách rời phần cứng, phần mềm, liệu dịch vụ mạng" 1.3 Lịch sử Năm 1999, Kevin Ashton đưa cụm từ Internet of Things nhằm để đối tượng nhận biết tồn chúng Đồ án Đến năm 2016, Internet Vạn Vật khẳng định bước tiến nhờ hội tụ nhiều cơng nghệ, bao gồm truyền tải vô tuyến diện dầy đặc, phân tích liệu thời gian thực, học máy, cảm biến hàng hóa, hệ thống nhúng Điều có nghĩa tất dạng thức hệ thống nhúng cổ điển, mạng cảm biến không dây, hệ thống điều khiển, tự động hóa (bao gồm nhà thơng minh tự động hóa cơng trình), vân vân đóng góp vào việc vận hành IoT Ý tưởng mạng lưới thiết bị thông minh thảo luận từ 1982, với máy bán nước Coca-Cola Đại học Carnegie Mellon tùy chỉnh khiến trở thành thiết bị kết nối Internet, có khả báo cáo kiểm kho báo cáo độ lạnh chai nước bỏ vào máy Bản mơ tả sơ khai năm 1991 điện tốn phổ quát (tiếng Anh: ubiquitous computing) Mark Weiser, "Máy tính kỷ XXI", báo cáo tầm nhìn đương đại IoT từ viện khoa học UbiComp PerCom Năm 1994 Reza Raji mô tả khái niệm tờ IEEE Spectrum "[chuyển] gói liệu nhỏ sang tập hợp nút mạng lớn, để tích hợp tự động hóa thứ từ thiết bị gia dụng với nhà máy sản xuất" Giữa năm 1993 1996 số công ty đề xuất giải pháp at Work Microsoft hay NEST Novell However, only in 1999 did the field start gathering momentum Bill Joy mường tượng tới phương thức truyền tải thiết bị-tới-thiết bị (D2D) phần khung "Six Webs" ông, ông diễn thuyết Diễn đàn Kinh tế Thế giới Davos năm 1999 Khái niệm Internet Vạn Vật trở nên phổ biến năm 1999 qua Trung tâm Auto-ID Viện Công nghệ Massachusetts xuất phẩm phân tích thị trường có liên quan Cơng nghệ Nhận dạng qua tần số vô tuyến (tiếng Anh: Radio-frequency identification, viết tắt: RFID) Kevin Ashton (một người sáng lập Auto-ID Center) xem điều kiện tiên cho IoT vào thời điểm Ashton prefers the phrase "Internet for Things." If all objects and people in daily life were equipped with identifiers, computers could manage and inventory them Besides using RFID, the tagging of things may be achieved through such technologies as near field communication, barcodes, QR codes digital watermarking 1.4 Khả nănng định danh độc Điểm quan trọng IoT đối tượng phải nhận biết định dạng (identifiable) Nếu đối tượng, kể người, "đánh dấu" để phân biệt thân đối tượng với thứ xung quanh hồn tồn quản lý thơng qua máy tính Việc đánh dấu (tagging) thực thơng qua nhiều công nghệ, chẳng hạn RFID, NFC, mã vạch, mã QR, watermark kĩ thuật số Việc kết nối thực qua Wi-Fi, mạng viễn thông băng rộng (3G, 4G), Bluetooth, ZigBee, hồng ngoại Ngồi kĩ thuật nói trên, nhìn từ giới web, sử dụng địa độc để xác định vật, chẳng hạn địa IP Mỗi thiết bị có IP riêng biệt không nhầm lẫn Sự xuất Ipv6 (Internet Protocol version 6) 10 Đồ án 66 Đồ án 67 Đồ án 68 Đồ án Trang nhiệt độ độ ẩm 69 Đồ án 70 Đồ án 71 Đồ án Trang thiết bị 72 Đồ án 73 Đồ án Cảnh báo 74 Đồ án Cơ sở liệu Các trường document dht11 khóa ID Các trường document email khóa ID Các trường document relay1 khóa ID 75 Đồ án Các trường document relay2 khóa ID Các trường document user khóa ID 76 Đồ án CHƯƠNG 5: KẾT LUẬT VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 Ưu nhược điểm hệ thống: Ưu điểm: Dễ sử dụng Có thể thay ESP8266 Arduino hay vi điều khiển khác Giá linh kiện rẻ Nhược điểm Khoảng cách liên kết hai ESP ngắn 5.2 Hướng phát triển 77 Đồ án TÀI LIỆU THAM KHẢO https://dientutuonglai.com/mach-on-ap-su-dung-lm7805.html https://vi.wikipedia.org/wiki/Node.js https://vi.wikipedia.org/wiki/JavaScript https://viblo.asia/p/mongodb-la-gi-co-so-du-lieu-phi-quan-he-bJzKmgoPl9N https://viblo.asia/p/bat-dau-voi-reactjs-YWOZrDGP5Q0 https://www.tma.vn/Hoi-dap/Cam-nang-nghe-nghiep/Su-dung-C-de-lap-trinhnhung/21416 https://openplanning.net/12117/bat-dau-nhanh-voi-react https://vi.wikipedia.org/wiki/HTML https://openplanning.net/11921/cai-dat-nodejs-tren-windows 10 https://www.hostinger.vn/huong-dan/css-la-gi 11 https://vi.wikipedia.org/wiki/Internet_V%E1%BA%A1n_V%E1%BA%ADt 12 https://dientutuonglai.com/arduino-ide-la-gi.html 13 https://dientutuonglai.com/giao-tiep-uart-la-gi.html 14 https://viblo.asia/p/mqtt-la-gi-vai-tro-cua-mqtt-trong-iot-V3m5WL3bKO7 15 https://vi.wikipedia.org/wiki/RSA_(m%C3%A3_h%C3%B3a) 78 Đồ án NHỮNG TỪ VIẾT TẮT VÀ THUẬT NGỮ THƯỜNG SỬ DỤNG Từ viết tắt: IoT: Internet of Things (Internet vạn vật) MQTT: Message Queuing Telemetry Transport (Giao thức mạng kích thước nhỏ) UART: Universal asynchronous receiver transmitter (bộ truyền nhận nối tiếp bất đồng bộ) IDE: Integrated Development Environment (Môi trường thiết kế hợp nhất) JS: JavaScript CSS: Cascading Style Sheet HTML: HyperText Markup Language hay (Ngôn ngữ Đánh dấu Siêu văn bản) UI: User Interface (Giao diện người dùng) JSON: JavaScript Object Notation SQL Server/ MySQL: Structure Query Language RDBMS: Relational database management system Thuật ngữ _id : Là trường bắt buộc có document Trường _id đại diện cho giá trị document MongoDB Trường _id hiểu khóa document Nếu bạn thêm document MongoDB tự động sinh _id đại diện cho document sở liệu MongoDB Collection : Là nhóm nhiều document MongoDB Collection hiểu bảng tương ứng sở liệu RDBMS (Relational Database Management System) Collection nằm sở liệu Các collection định nghĩa cột, hàng hay kiểu liệu trước Cursor: Đây trỏ đến tập kết truy vấn Máy khách lặp qua trỏ để lấy kết Database: Nơi chứa Collection, giống với sở liệu RDMS chúng chứa bảng Mỗi Database có tập tin riêng lưu trữ nhớ vật lý Một chủ MongoDB chứa nhiều Database Document: Một ghi thuộc Collection gọi Document Các Document bao gồm trường tên giá trị Field: Là cặp name – value document Một document có khơng nhiều trường Các trường giống cột sở liệu quan hệ JSON: Viết tắt JavaScript Object Notation Con người đọc định dạng văn đơn giản thể cho liệu có cấu trúc Hiện JSON hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình 79 Đồ án Index: Là cấu trúc liệu đặc biệt, dùng để chứa phần nhỏ tập liệu cách dễ dàng để quét Chỉ số lưu trữ giá trị fields cụ thể thiết lập fields, xếp theo giá trị fields Index hỗ trợ độ phân tích cách hiệu truy vấn Nếu khơng có mục, MongoDB phải qt tất documents collection để chọn document phù hợp với câu truy vấn Quá trình quét không hiệu yêu cầu MongoDB để xử lý khối lượng lớn liệu 80