(Đồ án hcmute) hệ thống báo trộm báo cháy thông minh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG HỆ THỐNG BÁO TRỘM BÁO CHÁY THÔNG MINH GVHD: SVTH: MSSV: SVTH: MSSV: NGUYỄN THANH TÂM TRẦN QUỐC HUY 12141101 TRẦN NGỌC VINH 12141267 SKL 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07/2017 an BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ-CÔNG NGHIỆP-Y SINH - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG ĐỀ TÀI: HỆ THỐNG BÁO TRỘM BÁO CHÁY THÔNG MINH GVHD: ThS Nguyễn Thanh Tâm SVTH1: Trần Quốc Huy MSSV: 12141101 SVTH2: Trần Ngọc Vinh MSSV: 12141267 Tp Hồ Chí Minh – 7/2017 an BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ-CÔNG NGHIỆP-Y SINH - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG ĐỀ TÀI: HỆ THỐNG BÁO TRỘM BÁO CHÁY THÔNG MINH GVHD: ThS Nguyễn Thanh Tâm SVTH1: Trần Quốc Huy MSSV: 12141101 SVTH2: Trần Ngọc Vinh MSSV: 12141267 Tp Hồ Chí Minh – 7/2017 an TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TP HỒ CHÍ MINH ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP-Y SINH Tp HCM, ngày 28 tháng năm 2017 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Chuyên ngành: Hệ đào tạo: Khóa: Trần Quốc Huy MSSV: 12141101 Trần Ngọc Vinh MSSV: 12141267 Công nghệ kỹ thuật điện tử truyền thơng Đại học quy 2012 Lớp: 121412C I THÔNG TIN ĐỀ TÀI: TÊN ĐỀ TÀI: HỆ THỐNG BÁO TRỘM BÁO CHÁY THƠNG MINH Mục đích đề tài: cố kiến thức chuyên ngành trao dồi kiến thức kỹ để chuẩn bị cho công việc tới sau tốt nghiệp Thiết kế sản phẩm công nghệ có tiềm phát triển tương lai Việt Nam lĩnh vực nhà thông minh Đồ án tốt nghiệp thực tại: Bộ môn Điện Tử Công Nghiệp, Khoa Điện - Điện Tử, Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh Thời gian thực hiện: Từ ngày 1/4/2017 đến 10/7/2017 II NHIỆM VỤ  Nghiên cứu VDK Arduino mega 2560 R3 Viết chương trình điều khiển cho VĐK phần mềm Arduino IDE, khai báo sử dụng ngoại vi  Tìm hiểu cách sử dụng module cảm biến, giao tiếp chúng với vi điều khiển để thực chức báo cháy, báo ga, báo trộm  Tìm hiểu viết ứng dụng android để điều khiển thiết bị thơng qua phần mềm  Tìm hiểu web sever để thiết kế trang web giám sát hệ thống  Tính tốn thiết kế thi cơng mạch chức  Thi cơng mơ hình hồn chỉnh  Vận hành thử mơ hình  Cân chỉnh mơ hình  Viết báo cáo đề tài  Báo cáo đề tài tốt nghiệp an III LỜI CAM ĐOAN CỦA SINH VIÊN Chúng – Trần Quốc Huy Trần Ngọc Vinh cam đoan ĐATN công trình nghiên cứu chúng tơi hướng dẫn Thạc sỹ Nguyễn Thanh Tâm Các kết công bố ĐATN trung thực không chép từ cơng trình khác Tp.HCM, ngày tháng năm 2017 SV thực đồ án Xác nhận Bộ Môn Tp.HCM, ngày tháng năm 2017 Giáo viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên học hàm học vị) ii an TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TP HỒ CHÍ MINH ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP-Y SINH Tp HCM, ngày 28 tháng năm 2017 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Trần Quốc Huy Lớp: 12141DT2C MSSV:12141101 Họ tên sinh viên 2: Trần Ngọc Vinh Lớp: 12141DT2A MSSV:12141267 Tên đề tài: HỆ THỐNG BÁO TRỘM BÁO CHÁY THÔNG MINH Tuần/ngày Nội dung Tuần Tìm giáo viên hướng dẫn, trình bày chọn đề tài Tuần Đề cương chi tiết nội dung cần nghiên cứu Tuần  Đề hướng giải nhằm đáp ứng yêu cầu đề ban đầu  Mua VDK arduino mega 2560 R3 cảm biến, modul cần thiết Tuần 4+5  Nghiên cứu VĐK arduino mega 2560 R3  Tìm hiểu cách sử dụng giao tiếp vi điều khiển với module cảm biến có sử dụng Tuầ n 6+7  Tìm hiểu giao tiếp arduino phần mềm android,websever Tuầ n 8+9+10+11  Viết chương trình cho vi điều khiển thực chức đề ban đầu  Thiết kế thi cơng mạch chức  Hồn thành mơ hình  Viết phần mềm android điều khiển giám sát hệ thống  Thiết kế thi công web sever an Xác nhận GVHD Tuần 14+15  Vận hành thử hệ thống  Kiểm tra tính ổn định sản phẩm, hoàn thiện sản phẩm Viết báo cáo, tạo slide báo cáo Tuần 16 Hoàn thành đề tại, tiến hành bảo vệ đề tài Tuầ n 12+13 GV HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) ii an LỜI CAM ĐOAN Đề tài tự thực dựa vào số tài liệu không chép từ tài liệu hay cơng trình có trước Nếu có gian lận xin chịu trách nhiệm nội dung đồ án TP.HCM, ngày 28 tháng năm 2017 Người thực Trần Quốc Huy Trần Ngọc Vinh an LỜI CẢM ƠN Em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Nguyễn Thanh Tâm trực tiếp hướng dẫn tận tình giúp đỡ tạo điều kiện để hoàn thành tốt đề tài Em xin gởi lời chân thành cảm ơn thầy cô Khoa Điện-Điện Tử tạo điều kiện tốt cho em hoàn thành đề tài Em gửi lời đồng cảm ơn đến bạn lớp 12141DT2C chia sẻ trao đổi kiến thức kinh nghiệm quý báu thời gian thực đề tài Cảm ơn đến cha mẹ,… Xin chân thành cảm ơn! Người thực đề tài Trần Quốc Huy an Trần Ngọc Vinh MỤC LỤC Trang bìa i Nhiệm vụ đồ án ii Lịch trình iii Cam đoan iv Lời cảm ơn v Mục lục vi Liệt kê hình vẽ ix Liệt kê bảng vẽ …………………………………………………………………… xi Tóm tắt xii CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2 MỤC TIÊU 1.3 GIỚI HẠN 1.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1.5 BỐ CỤC CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 BOARD ĐIỀU KHIỂN ARDUINO MEGA 2560 2.1.1 GIỚI THIỆU ARDUINO 2.2 MODULE WIFI ESP8266 12 2.2.1 MODULE WIFI ESP8266 12 2.2.2 KẾT NỐI GIỮA ESP8266 VÀ ARDUINO MEGA 15 2.3 CẢM BIẾN KHÍ GA MQ2 16 2.3.1 GIỚI THIỆU 16 2.3.2 THÔNG SỐ 17 2.3.3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 17 2.4 CẢM BIẾN CHUYỂN ĐỘNG PIR HC – SR501 17 2.4.1 GIỚI THIỆU 17 2.4.2 THÔNG SỐ 18 2.4.3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 18 2.5 CẢM BIẾN PHÁT HIỆN LỬA 19 an CHƯƠNG KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ Giao diện hiển thị tình trạng cảm biến, tình trạng đèn cịi cảnh báo có hoạt động hay khơng tình trạng cửa Hình 5.7 Giao diện điều khiển hệ thống Hình 5.8 tin nhắn cảnh báo BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP-Y SINH an 107 CHƯƠNG KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ 5.1.3 WEDSERVER Hình 5.9 Giao diện wedserver 5.2 KẾT QUẢ CHẠY HỆ THỐNG 5.2.1 BOARD ĐIỀU KHIỂN a Các cảm biến module  Cảm biến khí gas MQ-2 - Cảm biến có phạm vi hoạt động rộng - Độ phản hồi nhanh có độ nhạy cao - Ổn định sử dụng thời gian dài - Thời gian đáp ứng tầm 5-10s  Cảm biến phát lửa - Khoảng cách phát tia lửa tầm từ khoảng 60 -80cm - Góc quét phát lửa tầm 60o BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP-Y SINH an 108 CHƯƠNG KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ - Cảm biến nhạy cảm với thiết bị hồng ngoại, bị nhiễu có người động vật - Sử dụng chân digital để dễ phát lửa  Cảm biến chuyển động - Tầm quét cảm biến nhỏ 100o - Khoảng cách phát từ 2-4,5m nhạy - Do kết hợp với arduino nên cảm biến xác ổn định  Module sim A6 - Đáp ứng nhanh ổn định  Module wifi - Thời gian để module hoạt động tầm – 5s để kết nối với wifi lập trình sẵn - Chất lượng hoạt động module phụ thuộc vào chất lượng wifi cung cấp độ phức tạp việc truyền liệu qua lại  Module buzzer - Module hoạt động ổn định đáp ứng nhanh - Âm to để dễ phát cảnh báo  Module relay - Đáp ứng nhanh hoạt động ổn định b Động servo - Động hoạt động bình thường c Nguồn cung cấp - Với mạch nguồn cung cấp nhóm thiết kế tất linh kiện sử dụng chạy bình thường d Adruino mega 2560 - - Vấn đề gặp phải với Arduino mega 2560 hệ thống hoạt động có lúc arduino bị treo chương trình nhóm em chưa xử lý lỗi Ngồi lỗi chương trình arduino chạy tốt BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP-Y SINH an 109 CHƯƠNG KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ e Kết luận Hệ thống hoạt động tương đối ổn định Các cảm biến hoạt động bình thường đáp ứng tốt trình xử lý lúc điều khiển cửa đóng mở đóng tắt đèn cịn đáp ứng chậm 5.3 KIẾN THỨC CĨ ĐƯỢC TRONG Q TRÌNH THIẾT KẾ SẢN PHẨM  Vi điều khiển: học cách lập trình Kit Arduino Mega 2560, hiểu biết UART  Giao thức truyền thông HTTP  Biết sử dụng vi điều khiển KIT Arduino Mega 2560  Biết sử dụng module WiFi ESP8266, module relay, module buzer, cảm biến chuyển động, cảm biến lửa, cảm biến gas  Học kỹ thuật xử lý lập trình Android: xử lý đa tiến trình AsyncTask, xử lý liệu Json, lập trình dịch vụ, lưu & truy xuất nhớ hệ thống với đối tượng SharePreference  Nắm thuộc tính đối tượng Android BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP-Y SINH an 110 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 KẾT LUẬN  Hệ thống Có thể theo dõi hệ thống báo cháy báo trộm nhà đâu thông qua websever điện thoại, điều khiển App Android  Thực Chức hẹn để tự động đóng ngắt hoạt động cảm biến chuyển động  Có thể điều khiển đóng mở cửa vào thơng qua App Android  Có thể thơng báo SMS qua sim cho điện thoại có cố  Thơng báo địa có cố qua sim 6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN Hồn thiện sản phẩm có phát triển thêm chức năng, giải thuật cao xử lý ảnh để phát trộm cháy, xác định vị trí xảy cảnh báo xác Cải thiện hệ thống cảnh báo tự động xử lý lỗi, có thêm chức phun nước dể dập lửa BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP-Y SINH an 111 TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách tham khảo nguồn tài liệu khác : [1] Nguyễn Văn Hiệp, Đinh Quang Hiệp, “Giáo trình lập trình Android Cơ Bản”, NXB Đại Học Quốc Gia 2015 [2] VietJack Team, “Học HTTP nâng cao” [2] PGS.TS Trần Thu Hà, TS Trương Thị Bích Ngà, ThS Nguyễn Thị Lưỡng, ThS Bùi Thị Tuyết Đan, ThS Phù Thị Ngọc Hiếu, ThS Dương Thị Cẩm Tú, “Giáo trình điện tử bản”, Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM 21/1/2013 [4] Nguyễn Việt Hùng, Nguyễn Ngô Lâm, Nguyễn Văn Phúc, Giáo Trình: Truyền Số Liệu, Xuất ĐH Quốc Gia, Tp.HCM, 2011 [5] Datasheet Arduino MEGA2560 [6] Datasheet ESP8266 Tham khảo Một số trang wed : http://arduino.cc http://www.4tech.com.vn http://www.khoapham.vn http://www.dientuvietnam.com http://spkt.net BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP-Y SINH an 111 PHỤ LỤC PHỤ LỤC Chương trình cho ESP8266 #include #include #define LED const char* ssid = "KoKo Cafe 1"; const char* password = "12345678"; const char* host = "doan-vinh-huy.000webhostapp.com"; const int port = 80; const char* muri = "/datn.php"; void sendForResponse(); String cmd = "", back=""; void setup() { Serial.begin(115200); delay(10); pinMode(LED,OUTPUT); digitalWrite(LED,1); WiFi.begin(ssid, password); ESP.wdtEnable(0); while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) { delay(500); } digitalWrite(LED,0); } void loop() { ESP.wdtEnable(0); if(Serial.available()>0) { ESP.wdtEnable(0); cmd = Serial.readStringUntil('\n'); delay(100); if(cmd.indexOf("tag=megaup")!=-1) { //digitalWrite(LED,0); //ESP.wdtDisable(); sendForResponse(); Serial.println(back);Serial.flush(); } } } void sendForResponse(){ HTTPClient http; http.begin(host,port,muri); //HTTP BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP an 112 PHỤ LỤC http.addHeader("Host",host); http.addHeader("Content-Type","application/x-www-form-urlencoded"); http.addHeader("Accept","*/*"); http.addHeader("Connection","close"); int httpCode = http.POST(cmd); delay(100);// Gửi liệu ESP.wdtEnable(0); if(httpCode > 0) { back= http.getString(); //Dữ liệu trả từ web ( datn.php) } http.end(); } Chương trình void Callchay(){ //Ctr gọi moudule sim Serial2.println("ATD0973813206"); delay(10000); Serial2.println("ATH"); delay(100); Serial2.println("AT+CMGF=1"); //Because we want to send the SMS in text mode delay(1000); Serial2.print("AT+CMGS=\"+84906634466\"\r"); delay(1000); Serial2.println("Canh bao chay"); //The text for the message delay(1000); Serial2.write(0x1A); //Equivalent to sending Ctrl+Z delay(1000); } void Calltrom(){ //Ctr gọi moudule sim Serial2.println("ATD0973813206"); delay(10000); Serial2.println("ATH"); delay(100); Serial2.println("AT+CMGF=1"); //Because we want to send the SMS in text mode delay(1000); Serial2.print("AT+CMGS=\"+84906634466\"\r"); delay(1000); Serial2.println("Canh bao trom, dia chi"); //The text for the message delay(1000); Serial2.write(0x1A); //Equivalent to sending Ctrl+Z delay(1000); } BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP an 113 PHỤ LỤC Code giao diện websever ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP function time() { var today = new Date(); var weekday=new Array(7); weekday[0]="Chủ nhật"; weekday[1]="Thứ 2"; weekday[2]="Thứ 3"; weekday[3]="Thứ 4"; weekday[4]="Thứ 5"; weekday[5]="Thứ 6"; weekday[6]="Thứ 7"; var day = weekday[today.getDay()]; var dd = today.getDate(); var mm = today.getMonth()+1; //January is 0! var yyyy = today.getFullYear(); var h=today.getHours(); var m=today.getMinutes(); var s=today.getSeconds(); m=checkTime(m); s=checkTime(s); nowTime = h+":"+m+":"+s; if(dd