Giám sát nhiệt độ độ ẩm, khí gas, ánh sáng, điều khiển thiết bị điện qua internet sử dụng arduino và module esp8266

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN –ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI Giám sát nhiệt độ độ ẩm, khí gas, ánh sáng, điều khiển thiết bị điện qua Internet sử dụng Arduino Module Esp8266 GVHD : ThS TRẦN DUY CHUNG SVTH : BÙI QUANG HOÀNG LỚP : 17D3 MSV : 171250513112 ĐÀ NẴNG, 2022 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN TỐT NGHIỆP Họ tên giảng viên: Đơn vị công tác: Họ tên sinh viên: Chuyên ngành: Đề tài tốt nghiệp: Tinh thần thái độ sinh viên trình làm đề tài tốt nghiệp Đánh giá chất lượng đồ án (so với nội dung yêu cầu đề nhiệm vụ Đ.T T.N mặt lý luận, thực tiễn, tính tốn số liệu…) Ý kiến giảng viên hướng dẫn tốt nghiệp Được bảo vệ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN CHẤM PHẢN BIỆN Họ tên giảng viên: Đơn vị công tác: Họ tên sinh viên: Chuyên ngành: Đề tài tốt nghiệp: Phần nhận xét giáo viên chấm phản biện Những mặt hạn chế Ý kiến giảng viên chấm phản biện Được bảo vệ Điểm hướng dẫn Đà Nẵng, ngày … tháng … năm Giảng viên chấm phản biện (Ký ghi rõ họ tên) TÓM TẮT Tên đề tài: Giám sát nhiệt độ độ ẩm, khí gas, ánh sáng, điều khiển thiết bị điện qua Internet sử dụng Arduino Module Esp8266 Sinh viên thực hiện: Bùi Quang Hoàng Số thẻ sinh viên: 171250513112 Lớp: 17D3 Ngày nay, công nghệ kết nối cần nhắc đến hiển nhiên Wifi – công nghệ kết nối không dây phổ biến Cũng tính phổ biến dạng kết nối mà tên Wifi thường bị lạm dụng để kết nối khơng dây nói chung Lí mà kết nối Wifi ưa chuộng đơn giản khả hoạt động hiệu phạm vi vài chục đến vài trăm mét mạng WLAN Và thời đại cơng nghiệp hóa đại hóa nay, việc phát minh chế tạo thiết bị thơng minh có khả điều khiển từ xa quan tâm hữu ích cho sống hàng ngày Vì mục tiêu cơng nghệ đại hóa ngày phát triển, em định làm đồ án “Giám sát nhiệt độ độ ẩm, khí gas, ánh sáng, điều khiển thiết bị điện qua Internet sử dụng Arduino Module Esp8266” Đề tài em việc điều khiển thiết bị độc lập cịn giám sát nhiệt độ ngơi nhà Khi dự án hồn thành điều khiển thiết bị điện nhà… cách tương tác qua nút nhấn để hiển thị trạng thái hoạt động điện thoại máy tính Như vậy, dù nơi có internet giám sát điều khiển thiết bị kết nối với module điều khiển Khi dự án thành công áp dụng rộng rãi tiện lợi cho sống thường ngày, giúp cho đất nước ngày phát triển NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Bùi Quang Hoàng Số thẻ sinh viên: 171250513112 Lớp: 17D3 Ngành: công nghệ kỹ thuật điện –điện tử Tên đề tài đồ án: Giám sát nhiệt độ độ ẩm, khí gas, ánh sáng, điều khiển thiết bị điện qua Internet sử dụng Arduino Module Esp8266 Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Các số liệu liệu ban đầu: Tổng quan Internet of things Công nghệ Wifi Giới thiệu vê ESP8266 NodeMCU Tìm hiểu Module cảm biến Chuẩn giao tiếp sử dụng Phần mềm lập trình Nội dung phần thuyết minh tính tốn: TT Họ tên sinh viên Bùi Quang Hoàng Họ tên người hướng dẫn GV TRẦN DUY CHUNG Ngày giao nhiệm vụ đồ án: Ngày hồn thành đồ án: Trưởng Bộ mơn……………………… LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành tốt Đồ án tốt nghiệp, em xin gởi lời chân thành cảm ơn thầy cô Khoa Điện – Điện Tử tạo điều kiện tốt cho chúng em hoàn thành đề tài Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Trần Duy Chung – Giảng viên Khoa Điện – Điện Tử trực tiếp hướng dẫn tận tình giúp đỡ tạo điều kiện để hoàn thành tốt đề tài Cuối em xin cảm ơn đến gia đình, chỗ dựa nguồn động viên tinh thần em gặp khó khăn học tập trình nghiên cứu để hoàn thành đề tài tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng, ngày tháng năm 2022 Người thực đề tài BÙI QUANG HOÀNG LỜI CAM ĐOAN Kính gửi: Hội đồng bảo vệ đồ án chuyên ngành điện – Điện Tử ,Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật ,Đại Học Đà Nẵng Em tên là: BÙI QUANG HOÀNG Hiện sinh viên lớp 17D3 tai Khoa Điện –Điện tư , Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật, Đai hoc Đà Nẵng Em xin cam đoan nội dung đồ án chép từ đồ án cơng trình có từ trước Đà Nẵng, tháng năm 2022 BÙI QUANG HOÀNG MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ VÀ CÁC BẢNG DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU…………….………… 1.1 Giới thiệu chương………… …………………………….………… ……….1 1.2 Mục tiêu đề tài……… ……………………………………….…… ……1 1.3 Nội dung đề tài…………… ………………………………….……… …… 1.4 Giới hạn……………… ………………………………………… ……….2 1.5 Phạm vi ứng dụng… ……… ……………………… …………… 1.6 Kết luận chương…………… ……………………… ………… ………….2 CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT… ……………….……………… …………3 2.1 Giới thiệu chương……………….… ………………………… ………… 2.2 Tổng quan Internet Of Things…….………………………… …… … 2.2.1 Giới thiệu Internet Of Things (IoT)……………….….… ………… 2.2.2 Lịch sử hình thành……………………………………………………….4 2.2.3 Ứng dụng IoT……………………………………………………… 2.3 Công nghệ Wifi……………………………………………………………… 2.3.1 Giới thiệu……………………………………………………………… 2.3.2 Công nghệ truyền nhận liệu…………………………………………10 2.4 Giới thiệu ESP8266 Node MCU………………………………………….12 2.4.1 Cấu tạo ESP8266 Node MCU……….…………………………… 13 2.4.2 Tính ESP8266 Node MCU…….…………………………… 14 2.5 Giới thiệu Arduino Nano…………………….…………………………….15 2.6 Module DHT11…………………………………….……………… ……….19 Hình 5.2 Hình ảnh trời sáng thiệt bị đèn tự động tắt Page | 49 Hình 5.3 Hình ảnh nồng độ khí Gas tăng lên Page | 50 Hình 5.4 Hình ảnh ta đốt nóng DHT11 Page | 51 5.3 Nhận xét: Sau thực hiện, tơi hồn thành hệ thống đáp ứng yêu cầu ban đầu đặt ra, số nhận xét: Ưu điểm: - Hệ thống hoạt động ổn định qua nhiều lần thử nghiệm - Đồng trạng thái điều khiển từ mơ hình hệ thống - Giám sát nhiệt độ, độ ẩm, khí Gas anh sáng nhà Nhược điểm: - Hệ thống phụ thuộc vào tốc độ mạng Wifi - Chưa tích hợp nhiều tính thành hệ thống IoT hoàn chỉnh 5.4 Đánh giá kết quả: Về đáp ứng mục tiêu đề Hệ thống hoạt động ổn định sau nhiều lần chạy, kiểm tra thử nhiều trường hợp Mơ hình nhỏ gọn, đảm bảo tính an tồn cao Tuy nhiên để đưa hệ thống áp dụng vào thực tế cần phải tối ưu hóa mơ hình hết mức có thể, đồng thời tích hợp thêm vài chức điều khiển giọng nói, vân tay,… 5.5 Kết luận chương: Trong chương em trình bày chi tiết kết đạt hạn chế cịn gặp phải Từ đưa kết luận hướng phát triển cho đề tài Page | 52 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Kết luận: Sau thời gian nghiên cứu, thi công đồ án tốt nghiệp em với đề tài “Giám sát nhiệt độ độ ẩm, khí Gas, ánh sáng, điều khiển thiết bị điện qua Internet sử dụng Arduino Module Esp8266” hoàn thiện đáp ứng yêu cầu đặt Ưu điểm: - Mạch điều khiển nhỏ gọn, hoạt động ổn định - Giao diện điều khiển giám sát dễ sử dụng - Mô hình hệ thống có độ xác, tính an tồn dễ thao tác với người dùng - Phù hợp cho hệ thơng phịng học, hộ gia đình,… Nhược điểm: Do hạn chế kiến thức, nguồn tài liệu tham khảo nên đề tài không tránh khỏi sai sót cịn số hạn chế: - Hộp mơ hình cịn mang tính tượng trưng - Kích thước sản phẩm cịn thơ, thiếu thẩm mĩ - Hoạt đơng môi trường phủ Wifi - Số lượng thiết bị hạn chế - Giới hạn kiến thức nên chưa thể tối ưu đề tài Hướng phát triển đề tài: Hệ thống đáp ứng việc điều khiển thiết bị Trong trình thực hiện, em thấy đề tài phổ biến, có tính ứng dụng cao nhiều dự án thực tế Vì em đưua số đề xuất nhằm tiến nâng cấp hệ thống: - Giám sát nơi điều khiển Camera - Thiết lập hệ thống điều khiển thiết bị tự động nhằm tối ưu hóa việc sử dụng tiết kiệm điện - Ứng dụng đề tài vào hệ thống thực tế Page | 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO https://cdn-shop.adafruit.com/productfiles/2471/0AESP8266 Datasheet EN_v4.3.pdf ESP8266 http://www.micropik.com/PDF/dht11.pdf Cảm biến DHT11 https://ritech.com.vn/gioi-thieu-ve-arduino-nano/ https://www.googleadservices.com/pagead/aclk? sa=L&ai=DChcSEwj6laeRt5D2AhWEmWYCHax9BLYYABAAG gJzbQ&ae=2&ohost=www.google.com&cid=CAESWOD2IqfOthL 72Y_zCJoQKnTtnrAe1HQotyz12S01fBNZGx42gInKss6HmNNxEq7JCNUFxS92R5iKV9xW_Exbc_MtNvOiWzluaXobz5 9mIKwoOPZIc2qcGg&sig=AOD64_1dfpuKO3ad7ECjavBGo4nT HDNkVQ&q&adurl&ved=2ahUKEwiqnqCRt5D2AhUsSWwGHU 0mAnYQ0Qx6BAgCEAE Page | 54 Chương trình điều khiển: Arduino Nano: #include #include #include DHT dht(12, DHT11); SoftwareSerial node(3, 2); #define MQ analogRead(A6) #define LDR analogRead(A3) #define NUT1 digitalRead(A0) #define NUT2 digitalRead(A1) #define CBX digitalRead(9) #define BUZZ #define L #define F #define L1 int TDF = 0; int TDD = 0; int co = 0; int lo = 0; int l1 = 0; int fo = 0; int tbc = 40; // ngưỡng nhiệt độ báo cháy String U = ""; unsigned long tg1; void setup() { Serial.begin(250000); Page | 55 node.begin(115200); pinMode(A0, INPUT_PULLUP); pinMode(A1, INPUT_PULLUP); pinMode(A3, INPUT); pinMode(A6, INPUT); pinMode(4, OUTPUT); pinMode(5, OUTPUT); pinMode(6, OUTPUT); pinMode(7, OUTPUT); pinMode(9, OUTPUT); Timer1.initialize(100000); Timer1.attachInterrupt(NUT); } void loop() { DK(); UP(); BAOCHAY(); LED(); FAN(); LED_TD(); Serial.print(TDD); Serial.println(TDF); } void UP() { int t = dht.readTemperature(); // đọc nhiệt độ int h = dht.readHumidity(); // đọc độ ẩm U=""; U += String(co); U += String(lo); Page | 56 U += String(l1); U += String(fo); if (t < 100) { U += "0"; } if (t < 10) { U += "0"; } U += String(t); if (h < 100) { U += "0"; } if (h < 10) { U += "0"; } U += String(h); if (MQ < 100) { U += "0"; } if (MQ < 10) { U += "0"; } U += String(MQ); if (millis() - tg1 > 2000) { node.println(U); /Serial.println(U); tg1 = millis(); } } Page | 57 void DK() { if (node.available()) { String N = ""; Serial.println(N); N = node.readStringUntil('\r'); N.trim(); if (N == "LL") { if (TDD == 0) { TDD = 1; } else { TDD = 0; } node.flush(); } if (N == "FF") { if (TDF == 0) { TDF = 1; } else { TDF = 0; } node.flush(); } } } void NUT() { if (NUT1 == 0) { if (TDF == 0) { Page | 58 TDF = 1; } else { TDF = 0; } while (NUT1 == 0) {} delay(20); } if (NUT2 == 0) { if (TDD == 0) { TDD = 1; } else { TDD = 0; } while (NUT2 == 0) {} delay(20); } } void LED() { if (TDD == 1) { digitalWrite(L, 1); lo = 1; } else { digitalWrite(L, 0); lo = 0; } } Page | 59 void LED_TD() { if (LDR 500){ digitalWrite(L1, 0); l1 = 0; } } void FAN() { if (dht.readTemperature() > 30 && dht.readTemperature() < 50) { digitalWrite(F, 1); fo = 1; } else { if(TDF==0){ digitalWrite(F,0); fo = 0; } else{ digitalWrite(F,1); fo = 1; } } } void BAOCHAY() { if (dht.readTemperature() > tbc ) { digitalWrite(BUZZ, 1); Page | 60 co = 1; } if (dht.readTemperature()