Ngày nay, xã hội càng hiện đại, khoa học kỹ thuật càng phát triển thì cuộc sống của con người càng có nhu cầu sử dụng đầy đủ các thiết bị thông minh để phục vụ cho sinh hoạt và công việc của mình. Một thực tế rất gần với con người là trong chính căn nhà của mình, mong muốn được dụng công nghệ tự động hóa càng được rộng rãi, tất cả đồ dùng trong nhà từ phòng ngủ, phòng khách đến toilet đều gắn các bộ điều khiển điện tử có thể kết nối với Internet và điện thoại di động, cho phép chủ nhân điều khiển vật dụng từ xa hoặc lập trình cho thiết bị ở nhà hoạt động theo lịch thời gian đúng mong muốn. Nhu cầu về kiểm soát hệ thống thiết bị điện và điều khiển thiết bị thông qua điện thoại di động ngày càng phổ biến như kiểm tra trạng thái của đèn, quạt, máy lạnh, các thiết bị khác, và có thể mở hay tắt và có thể giám sát các thiết bi điện trong nhà từ xa b ng thiết bị điện thoại di động, thiết bị máy tính thông qua mạng wifi, internet. Các bộ giám sát và điều khiển hiện nay do nước ngoài sản xuất có giá thành rất cao và thường xây dựng trên nền nhà thông minh hiện đại, có mức đầu tư lớn, giá thành thiết bị cao và phức tạp do đó không phù hợp các nhu cầu điều khiển đơn giản, linh hoạt và mức độ tương tác thấp ở Việt Nam. Vì vậy, em đã tìm hiểu, nghiên cứu và chọn đề tài: “THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MẠCH ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN TỪ XA ỨNG DỤNG TRONG MÔ HÌNH NHÀ THÔNG MINH” để xây dựng thiết kế, làm để tài tốt nghệp cho mình. Xây dựng hệ thống điều khiển các thiết bị trong nhà thông minh sử dụng Node MCU ESP8266 điều khiển qua wifi và internet để quản lý ở nơi mà con người phải bỏ sức ra để thực hiện một công việc lặp đi lặp lại hằng ngày. Nhằm bỏ qua sự tác động của con người, con người sẽ không phải bận tâm quá nhiều đến việc quản lý ngôi nhà. Đáp ứng nhu cầu của cuộc sống hiện đại, tiết kiệm thời gian và công sức con người. Mang lại một cuộc sống thoải mái. Ngoài ra, hệ thống có khả năng báo cháy khẩn cấp qua còi báo đến chủ nhà dựa trên cảm biến khí gas. Hệ thống cửa ra vào được trang bị RFID giúp ích cho việc mở khóa qua thẻ từ
LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới Giáo viên hướng dẫn – PGS TS Đỗ Xuân Tiến tận tình bảo, hướng dẫn, chỉnh sửa đưa cho em lời khun bổ ích q trình nghiên cứu thực luận văn Sau em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Thầy Cô khoa Điện Tử Viễn Thông trường Đại Học Điện Lực quan tâm tạo điều kiện cho em học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn Em xin gửi cảm ơn đến gia đình, bạn bè động viên giúp đỡ em khơng chun mơn mà cịn khía cạnh sống để em tập trung hồn thành luận văn tốt nghiệp Vì trình độ lý luận kiến thức thân nhiều hạn chế nên q trình hồn thiện luận văn em khơng tránh khỏi sai sót, kính mong nhận ý kiến đóng góp từ giáo viên hướng dẫn quý thầy cô khoa Điện Tử Viễn Thơng trường Đại Học Điện Lực để em rút kinh nghiệm cho thân hoàn thiện luận văn tốt Em xin chân thành cảm ơn! LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan đồ án cơng trình nghiên cứu riêng em hướng dẫn giáo viên Đỗ Xuân Tiến – giảng viên Trường Đại học Điên Lực Các nội dung nghiên cứu, kết đề tài trung thực, không chép tài liệu chưa công bố nội dung đâu Các nguồn trích dẫn có thích rõ ràng, có tính kế thừa, phát triển từ tài liệu, website Em xin chân thành chịu trách nhiệm lời cam đoan Hà Nội, ngày tháng năm Sinh viên thực MỤC LỤC DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tên tiếng anh Tên tiếng việt ADC Analog Digital Converter Bộ chuyển đổi tín hiệu analog sang digital EIR Equipment Indentity Register Thanh ghi định dạng thiết bị IDE Integrated Development Environment Môi trường lập trình LCD Liquid Crystal Display Màn hình tinh thể lỏng LED Light Emitting Diode Đèn điốt phát quang AVR Automatic Voltage Regulator Hệ thống tự động điều khiển điện áp đầu cực máy phát điện PWM Pulse Width Modulation Điều chế độ rộng xung SRAM Static Random Access Memory Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên EEPROM Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory Bộ nhớ không bay GND Ground Điện cực nối đất SPI Serial Peripheral Interface Giao tiếp ngoại vi nối tiếp CLK Clock Xung UART Universal Asynchronous Receiver Transmitter Giao tiếp nối tiếp DANH MỤC HÌNH ẢNH MỞ ĐẦU Ngày nay, phát triển khoa học kỹ thuật làm cho đời sống người ngày nâng cao Khi mức sống người nâng cao địi hỏi mơi trường sống người cần cải thiện nhiều Sống xã hội mà số môi trường an toàn với sức khỏe người mục tiêu hướng tới cộng đồng Chính lẽ người cần phải biết số môi trường sống để từ có biện pháp phịng tránh cải thiện Hiện với phát triển mạnh mẽ IoT (Internet of Things) giám sát liệu mở rộng thông qua web thiết bị kết nối Internet Từ tạo thuận tiện đại sống người CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề 1.1.1 Lý chọn đề tài Ngày nay, xã hội đại, khoa học kỹ thuật phát triển sống người có nhu cầu sử dụng đầy đủ thiết bị thông minh để phục vụ cho sinh hoạt cơng việc Một thực tế gần với người nhà mình, mong muốn dụng cơng nghệ tự động hóa rộng rãi, tất đồ dùng nhà từ phòng ngủ, phòng khách đến toilet gắn điều khiển điện tử kết nối với Internet điện thoại di động, cho phép chủ nhân điều khiển vật dụng từ xa lập trình cho thiết bị nhà hoạt động theo lịch thời gian mong muốn Nhu cầu kiểm soát hệ thống thiết bị điện điều khiển thiết bị thông qua điện thoại di động ngày phổ biến kiểm tra trạng thái đèn, quạt, máy lạnh, thiết bị khác, mở hay tắt giám sát thiết bi điện nhà từ xa b ng thiết bị điện thoại di động, thiết bị máy tính thơng qua mạng wifi, internet Các giám sát điều khiển nước ngồi sản xuất có giá thành cao thường xây dựng nhà thơng minh đại, có mức đầu tư lớn, giá thành thiết bị cao phức tạp khơng phù hợp nhu cầu điều khiển đơn giản, linh hoạt mức độ tương tác thấp Việt Nam Vì vậy, em tìm hiểu, nghiên cứu chọn đề tài: “THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MẠCH ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN TỪ XA ỨNG DỤNG TRONG MƠ HÌNH NHÀ THƠNG MINH” để xây dựng thiết kế, làm để tài tốt nghệp cho 1.1.2 Mục tiêu Xây dựng hệ thống điều khiển thiết bị nhà thông minh sử dụng Node MCU ESP8266 điều khiển qua wifi internet để quản lý nơi mà người phải bỏ sức để thực công việc lặp lặp lại ngày Nhằm bỏ qua tác động người, người bận tâm nhiều đến việc quản lý nhà Đáp ứng nhu cầu sống đại, tiết kiệm thời gian công sức người Mang lại sống thoải mái Ngồi ra, hệ thống có khả báo cháy khẩn cấp qua còi báo đến chủ nhà dựa cảm biến khí gas Hệ thống cửa vào trang bị RFID giúp ích cho việc mở khóa qua thẻ từ 1.1.3 Nội dung nghiên cứu • • • • • Tìm hiểu cách thức hoạt động cảm biến sử dụng Tìm hiểu chuẩn truyền thơng UART, I2C Tìm hiểu IoT: App điều khiển qua điện thoại thông minh Thiết kế thi cơng mơ hình điều khiển Viết chương trình điều khiển cho Node MCU ESP8266, nạp code chạy thử nghiệm sản phẩm, chỉnh sửa hồn thiện hệ thống • Thực viết luận văn báo cáo • Tiến hành báo cáo đề tài tốt nghiệp 1.1.4 Bố cục đề tài Đề tài chia làm chương: Chương 1: Tổng Quan Đề Tài Chương trình bày đặt vấn đề dẫn nhập lý chọn đề tài, mục tiêu, nôi dung nghiên cứu, giới hạn thông số bố cục đồ án Ngoài ra, chương nghiên cứu tổng quan IoT ứng dụng IoT sống Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết Nền tảng lý thuyết quan phần cứng phần mềm trình bày chương này, dựa vào để tính tốn thiết kế mạch thực tế Chương 3: Thiết kế hệ thống Nội dung chương trình bày tóm tắt bước q trình thi cơng hệ thống, hồn thành mơ hình hệ thống 1.2 Tổng quan IoT 1.2.1 Sự bùng nổ IoT Lần cụm từ “cách mạng công nghiệp 4.0” đưa báo cáo phủ Đức năm 2013 Nó có ảnh hưởng lớn tất quốc gia giới có Việt Nam Cách mạng công nghiệp 4.0 mang đến cho nước ta hội lẫn thách thức rủi ro Vậy cách mạng công nghệ 4.0 gì? Tại lại quan trọng đến vậy? Klaus Schwab, người sáng lập chủ tịch điều hành Diễn đàn Kinh tế Thế Giới mang đến nhìn đơn giản Cách mạng Công nghiệp 4.0 sau: "Cách mạng công nghiệp sử dụng lượng nước nước để giới hóa sản xuất Cuộc cách mạng lần diễn nhờ ứng dụng điện để sản xuất hàng loạt Cuộc cách mạng lần sử dụng điện tử công nghệ thơng tin để tự động hóa sản xuất Bây giờ, Cách mạng Công nghiệp Thứ tư nảy nở từ cách mạng lần ba, kết hợp công nghệ lại với nhau, làm mờ ranh giới vật lý, kỹ thuật số sinh học" Công nghiệp 4.0 diễn lĩnh vực gồm Công nghệ sinh học, Kỹ thuật số Vật lý Những yếu tố cốt lõi Kỹ thuật số CMCN 4.0 là: Trí tuệ nhân tạo (AI), Vạn vật kết nối - Internet of Things (IoT) liệu lớn (Big Data) Vạn vật kết nối- Internet Of Thing: Hình 1: Internet of things Internet of Thing (IOT) hay cụ thể Mạng lưới vạn vật kết nối Internet Mạng lưới thiết bị kết nối Internet liên mạng, thiết bị kết nối với Việc kết nối thực qua Wi-Fi, mạng viễn thơng băng rộng (3G, 4G), Bluetooth, ZigBee, hồng ngoại… Các thiết bị điện thoại thơng minh, máy pha cafe, máy giặt, tai nghe, bóng đèn, nhiều thiết bị khác Cisco, nhà cung cấp giải pháp thiết bị mạng hàng đầu dự báo: Đến năm 2020, có khoảng 50 tỷ đồ vật kết nối vào Internet, chí số cịn gia tăng nhiều IoT mạng khổng lồ kết nối tất thứ, bao gồm người tồn mối quan hệ người người, người thiết bị, thiết bị thiết bị Để đạt giá trị từ Internet of Things (IoT), việc cần phải có tảng để tạo quản lý ứng dụng, chạy phân tích, lưu trữ bảo mật liệu Giống hệ điều hành dành cho máy tính, tảng làm nhiều thứ đằng sau đó, tạo tra mơi trường cho nhà phát triển, giúp nhà quản lý người dùng sử dụng dễ dàng tiết kiệm chi phí 10 ... GIÁM SÁT CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN TỪ XA ỨNG DỤNG TRONG MƠ HÌNH NHÀ THƠNG MINH? ?? để xây dựng thiết kế, làm để tài tốt nghệp cho 1.1.2 Mục tiêu Xây dựng hệ thống điều khiển thiết bị nhà thông minh sử dụng. .. thống thiết bị điện điều khiển thiết bị thông qua điện thoại di động ngày phổ biến kiểm tra trạng thái đèn, quạt, máy lạnh, thiết bị khác, mở hay tắt giám sát thiết bi điện nhà từ xa b ng thiết bị. .. lưới thiết bị kết nối Internet liên mạng, thiết bị kết nối với Việc kết nối thực qua Wi-Fi, mạng viễn thông băng rộng (3G, 4G), Bluetooth, ZigBee, hồng ngoại… Các thiết bị điện thoại thông minh,