(Đồ án hcmute) thiết kế và thi công hệ thống điều khiển các thiết bị điện dân dụng qua mạng 3g

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN DÂN DỤNG QUA MẠNG 3G GVHD: Th.S NGUYỄN VĂN HIỆP SVTH: LÂM THẾ HIỂN MSSV: 11141358 SKL 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 1/2016 an TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN DÂN DỤNG QUA MẠNG 3G SVTH: LÂM THẾ HIỂN- 11141358 Khóa : 2011 Ngành : Công nghệ kỹ thuật điện tử truyền thơng GVHD: Th.S NGUYỄN VĂN HIỆP Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2016 an CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc -*** -Tp.Hồ Chí Minh, ngày … tháng …năm 2016 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Lâm Thế Hiển MSSV: 11141358 Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện tử truyền thông Giảng viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Văn Hiệp Ngày nhận đề tài: 1/10/2015 Lớp: 11141CLDT1 ĐT: 0909960000 Ngày nộp đề tài: 14/1/2016 1.Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN DÂN DỤNG QUA MẠNG 3G Các số liệu, tài liệu ban đầ u: Nội dung thực đề tài: Sản phẩm: TRƯỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN i an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên Sinh viên: Lâm Thế Hiển MSSV: 11141358 Ngành: CNKT Điện Tử - Truyền Thơng Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN DÂN DỤNG QUA MẠNG 3G Họ tên Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Văn Hiệp NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm:……………….(Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016 Giáo viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) ii an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên Sinh viên: Lâm Thế Hiển MSSV: 11141358 Ngành: CNKT Điện Tử - Truyền Thông Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN DÂN DỤNG QUA MẠNG 3G Họ tên Giáo viên Phản biện: NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: 10 Đề nghị cho bảo vệ hay không? 11 Đánh giá loại: 12 Điểm:……………….(Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016 Giáo viên phản biện (Ký & ghi rõ họ tên) iii an PHẦN A an LỜI CẢM ƠN Lời cảm ơn xin gửi tới thầy Nguyễn Văn Hiệp, thầy bận công việc giảng dạy, thầy đồng ý hướng dẫn đồ án tốt nghiệp cho nhóm chúng tơi Trong q trình làm đồ án, thầy ln bảo, nhắc nhở để vượt qua khó khăn hồn thành đồ án tiến độ Bên cạnh đó, với lời nhận xét, góp ý thầy giúp chúng tơi có định hướng đắn thực đề tài Chúng tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới quý thầy cô khoa ĐiệnĐiện Tử, khoa Đào tạo Chất lương cao Quý thầy cô người dạy dỗ, truyền đạt cho từ kiến thức nhất, đồng thời thường xuyên giúp đỡ nhiệt tình chúng tơi có khó khăn vấn đề nghiên cứu đề tài, tạo điều kiện thuận lợi để chúng tơi có mơi trường, điều kiện nghiên cứu tốt Cuối cùng, chúng tơi khơng qn gửi lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình, người thân bạn bè nguồn động viên to lớn hỗ trợ mặt tinh thần vật chất để chúng tơi có thêm động lực tự tin để hoàn thành đồ án Người thực đề tài Lâm Thế Hiển iv an TÓM TẮT Ngày với phát triển mạnh khoa học kỹ thuật, chất lượng sống người ngày nâng cao Khoa học kỹ thuật đem lại nhiều tiện ích thiết thực cho sống người Góp phần khơng thể thiếu để mang lại thành tựu to lớn phát triển không ngừng kỹ thuật vi xử lý Kỹ thuật vi xử lý mang đến thay đổi to lớn khoa học công nghệ nhu cầu đời sống hàng ngày người Trong sống nay, đa số thiết bị gia đình, văn phòng, nhà xưởng, điều khiển giám sát trực tiếp vị trí bố trí chúng Đơi khi,khơng phải lúc có mặt nơi việc lại người không giới hạn Để đáp ứng linh hoạt việc điều khiển giám sát thiết bị nơi,mọi lúc, không giới hạn khoảng cách việc cần thiết đáng quan tâm.Vì việc thiết kế ứng dụng điều khiển thiết bị vị trí xa cần thiết.Chúng ta tạo ứng dụng cách dựa hệ điều hành Có nhiều hệ điều hành như: Windows, Android, iOS, BlackBerry, Palm, Symbian…Trong hệ điều hành Android hệ điều hành phổ biến, hệ điều hành Google hầu hết người dùng giới sử dụng lợi ích mang lại Chính vậy, qua thời gian tìm hiểu nghiên cứu, nhóm thực đề tài dùng hệ điều hành Android để tạo ứng dụng điều khiển thiết bị từ xa Tên đề tài : THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN DÂN DỤNG QUA MẠNG 3G Mặc dù cố gắng hồn thành đề tài chắn khơng tránh khỏi thiếu sót, mong q Thầy/Cơ bạn sinh viên đóng góp ý kiến để chúng tơi hồn thiện đề tài tạo sản phẩm tốt Mọi ý kiến đóng góp xin gửi email: thehien_0302@yahoo.com v an MỤC LỤC NỘI DUNG TRANG PHẦN A: GIỚI THIỆU NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i TRANG PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ii TRANG PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN iii LỜI CÁM ƠN iv TÓM TẮT v MỤC LỤC vi DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT ix DANH SÁCH BẢNG BIỂU x DANH SÁCH HÌNH ẢNH xi PHẦN B: NỘI DUNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tình hình nghiên cứu 1.2 Tính cấp thiết đề tài 1.3 Mục tiêu nghiên cứu 1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu 1.5 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.6 Phương pháp nghiên cứu 1.7 Ý nghĩa thực tiễn 1.8 Bố cục đồ án vi an CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT LIÊN QUAN 2.1 Hệ thống điều hành Android 2.1.1 Khái niệm 2.1.2 Lịch sử phát triển 2.1.3 Các phiên Android 11 2.1.4 Ưu nhược Android 16 2.1.5 Giới hạn tảng Android 18 2.2 Ngôn ngữ lập trình Web PHP MySQL 19 2.2.1 PHP gì? 19 2.2.2 MySQL gì? 20 2.3 Dịch vụ Web Hosting 22 2.3.1 Cách tạo host 22 2.3.2 Cách tạo CSDL 23 2.4 Kết nối GPRS, 3G 24 2.4.1 Kết nối GPRS 24 2.4.2 Kết nối 3G 25 2.5 Hệ thống phần cứng 27 2.5.1Module SIM900 27 2.5.2 Vi điều khiển Pic16f877A 32 2.5.3 Linh kiện công suất 33 2.6 Các phần mềm sử dụng 35 2.6.1 Phần mềm Android Studio 35 2.6.2 Phần mềm truyền lệnh 38 2.6.3 Phần mềm lập trình CCS 39 CHƯƠNG 3:TÍNH TỐN THIẾT KẾ 42 3.1 Yêu cầu chung 43 vii an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trong file MainActivity.java public void authenticateLogin(View view) { // So sánh User password có với chuỗi quy định trƣớc không if (username.getText().toString().equals("DOANTOTNGHIEP") && password.getText().toString().equals("LAMTHEHIEN")) { // Nếu tiến hành khỏi động ChuActivity (giao diện khác) Intent i = new Intent(MainActivity.this,ChuActivity.class); startActivity(i); MainActivity.this.finish(); } // Nếu không thông báo “mat khau khong dung!” else { Toast.makeText(getApplicationContext(), "mat khau khong dung!", Toast.LENGTH_SHORT).show(); numberOfRemainingLoginAttempts ; attemptsLeftTV.setVisibility(View.VISIBLE); numberOfRemainingLoginAttemptsTV.setVisibility(View.VISIBLE); numberOfRemainingLoginAttemptsTV.setText(Integer.toString(numberOfRem ainingLoginAttempts)); if (numberOfRemainingLoginAttempts == 0) { login.setEnabled(false); loginLockedTV.setVisibility(View.VISIBLE); loginLockedTV.setBackgroundColor(Color.RED); loginLockedTV.setText("LOGIN LOCKED!!!"); }}} CHƢƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ an 65 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 3.4.3 ĐIỀU KHIỂN Q trình điều khiển thiết bị thơng qua Android diễn sau đăng nhập, hình hiển thị giá trị trạng thái thiết bị Cụ thể sau : Khi đăng nhập thành công tiến hành hiển thị Activity Tab điều khiển hiển thị trạng thái thiết bị, điều khiển bật/tắt ToogleButton Khi nhấn vào ToogleButton tức đảo trạng thái thiết bị tiến hành cập nhật lại giá trị lên CSDL Q trình mơ tả qua lưu đồ giải thuật sau: Bắt đầu Cập nhật trạng thái thiết bị Hiển thị Khơng Nhấn ON,OFF Có Nhận đảo TT thiết bị từ CSDL Gửi TT thiết bị lên CSDL Kết thúc Hình 3.21:Lưu đồ giám sát điều khiển Android CHƢƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ an 66 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Dựa vào lưu đồ giải thuật nhóm tiến hành lập trình cho phần giám sát điều khiển sau : //Trong ChuActivity.java public class ChuActivity extends TabActivity { @Override public void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.activity_chu); TabHost tabHost = getTabHost(); // Thiết lập Tab Điều khiển TabHost.TabSpec softwarespec = tabHost.newTabSpec("Dieu khien"); softwarespec.setIndicator("Dieu khien"); Intent softwareIntent = new Intent(this, TapthietbiActivity.class); softwarespec.setContent(softwareIntent); }} // Khi nhấn Toogle Button thay đổi giá trị biến trạng thái gửi lên CSDL if (tt1 == 1) { tt1 = 0; new SendData().execute(); togg1.setChecked(true);} else if (tt1 == 0) { tt1 = 1; new SendData().execute(); togg1.setChecked(false);} CHƢƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ an 67 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ an 68 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 4.1 KẾT QUẢ 4.1.1 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT Sau thực đề tài :“THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN DÂN DỤNG QUA MẠNG 3G”, nhóm hồn thành nội dung:  Về nội dung tìm hiểu hệ điều hành Android phần mềm Android Studio:  Có kiến thức, khái niệm hệ điều hành Android  Hiểu thành phần cốt lõi xây dựng ứng dụng cho hệ điều hành Android  Biết cách sử dụng phần mềm Android Studio dùng để xây dựng ứng dụng cho hệ điều hành Android  Biết cách xây dựng, thiết kế giao diện, mã nguồn cho ứng dụng chạy Android  Viết ứng dụng Android theo yêu cầu xác định với dugn lượng nhỉm dễ dàng cài đặt hệ điều hành Android  Về nội dung tìm hiểu PHP:  Tạo host miễn phí hostinger.vn  Tạo CSDL MySQL host tạo  Về nội dung tìm hiểu cách lập trình module SIM900:  Truyền nhận liệu module SIM900 với CSDL  Viết code truyền nhận UART với viđiều khiển để điều khiển thiết bị ngõ  Về nội dung tìm hiểu VĐK PIC 16F877  Viết chương trình giao tiếp với module SIM900  Thi công mạch thực tế CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ an 69 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 4.1.2 KẾT QUẢ THỰC TẾ a) Kết phần mềm Android Sau nghiên cứu lập trình App Android có giao diện sau : Hình 4.1:Đăng nhập CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ an 70 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 4.2:Điều khiển thiết bị  NHẬN XÉT Bộ phần mềm chạy tốt chức mà nhóm sinh viên thực đề :  Đăng nhập ứng dụng với password mặc định  Có thể điều khiển thiết bị tốt  Đã chạy thử nghiệm thực tế thiết bị thật Ngoài giao diện ứng dụng thân thiện, dễ dàng sử dụng Sau hồn thành nhóm tiến hành khảo sát ý kiến bạn bè hầu hết người biết CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ an 71 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP sử dụng lần đầu khơng cần dẫn Nhìn chung giao diện ứng dụng sau hoàn thành tương đối giống với giao diện dự kiến đặt Chương Nhưngứng dụng chạy chưa thực ổn định điều kiện sóng wifi,3G yếu toàn nhà… b) Kết phần cứng Sau hoàn thành, phần cứng điều khiển thiết bị sau : Hình 4.3: Module điều khiển Mạch phần cứng hoạt động tốt yêu cầu đặt :  Điều khiển thiết bị công suất ngõ  Mạch nhỏ gọn, tiện dụng CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ an 72 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 4.2 ĐÁNH GIÁ  Ưu điểm :  Kích thước nhỏ gọn 17x13x5 cm, trọng lượng nhẹ  Các ngõ để kết nối với thiết bị dùng Terminal chuẩn cơng nghiệp, an tồn cho người sử dụng  Các đèn báo trang trí bên cạnh nút nhấn giúp người dùng dễ dàng xác định nút nhấn ứng với thiết bị  Thiết kế giao diện phần mềm đơn giản, dễ dàng cho người sử dụng  Có thể thay đổi dễ dàng thiết bị ngoại vi theo ý người sử dụng  Sau thời gian chạy thử nghiệm tuần, điều khiển hoạt động tốt  Khuyết điểm  Ứng dụng đơi cịn bị treo, ngun nhân cấu hình điện thoại khác  Bị nhiễu môi trường xung quanh dẫn đến không kết nối với điều khiển  Chưa có widget cho ứng dụng để người dùng sử dụng thuận lợi  Mạch phần cứng chưa thực tối ưu, cần phải mở rộng thêm nhiều chức khác tích hợp thêm nhiệt độ độ ẩm, báo khói,báo cháy  Sản phẩm chưa thử nghiệm với thời gian dài, với nhiều môi trường khác nên chưa đánh giá xác độ ổn định  Giá thành sản phẩm cao CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ an 73 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG KẾT LUẬN HƯỚNG PHÁT TRIỂN CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN & HƯỚNG PHÁT TRIỂN an 74 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 5.1.KẾT LUẬN Sau thực đề tài, nhóm sinh viên tiếp thu thêm nhiều kiến thức bổ ích kỹ nghiên cứu học hỏi kỹ làm mạch thực tế Trong thời gian cho phép, nhóm sinh viên thực đề tài tiến hành tìm hiểu viết ứng dụng cho hệ điều hành Android thi công mạch theo yêu cầu đặt Bên cạnh việc tìm hiểu viết ứng dụng cho hệ điều hành Android tìm hiểu cách sử dụng thành phần thiết kế từ đơn giản Button, Label, Textbox, TextView…đến thành phần phức tạp Listbox, DataGridView Nhóm sinh viên tạo host online hồn tồn miễn phí đơn giản thơng qua Website hostinger.vn Ngồi nhóm thực đề tài nghiên cứu tập lệnh AT commands GPRS SIM900 để kết nối Internet tiếp cận với ngôn ngữ lập trình Web PHP, truyền nhận liệu CSDL với vi điều khiển thông qua thành phần trung gian Module SIM900 Trong trình thực đề tài, có giới hạn thời gian kiến thức chuyên môn… nên tránh khỏi sai sót 5.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN Với khó khăn định kiến thức chuyên ngành liên quan giới hạn thời gian nghiên cứu, phần mềm hạn chế số tính Để đề tài hồn thiện hơn, có khả ứng dụng cao thực tiễn,nhóm nhận thấy cần bổ sung để đề tài hồn thiện :  Mở rộng ứng dụng phần mềm áp dụng vào công nghiệp, nông nghiệp…Như điều khiển dây chuyền sản xuất từ xa, điều khiển hệ thống tưới nước nông nghiệp, chống trộm…  Mở rộng chức phần mềm để người dùng có thêm nhiều chức  Thiết kế phát triển phần cứng ( tích hợp nhiều ngõ ra, thêm nhiệt độ , độ ẩm, báo cháy ) CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN & HƯỚNG PHÁT TRIỂN an 75 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Văn Hiệp – Đinh Quang Hiệp (2015), “Lập trình Android bản”, Nhà xuất ĐHQG Thành phố Hồ Chí Minh [2] Nguyễn Đình Phú (2014), “Thực hành vi điều khiển PIC”, Trường Đại học SPKT TP.HCM [3] Trương Thị Bích Ngà, “ Giáo trình điện tử 1&2”, Trường Đại học SPKT TP.HCM [4] Hồng Ngọc Văn(1/2013), “ Giáo trình thực hành điện tử công suất” , Trường Đại học SPKT TP.HCM TÀI LIỆU THAM KHẢO VÀ PHỤ LỤC an 76 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP WEBSITE THAM KHẢO [1]Website : http://www.picvietnam.com [2] Website : http://ww2.goclaptrinh.com [3] Website : http://sinhvienit.net [4] website : https://android.vn [5] Website :https://developer.android.com/training TÀI LIỆU THAM KHẢO VÀ PHỤ LỤC an 77 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHỤ LỤC [1] Code lập trình PHP Được đính kèm đĩa CD [2] Code ứng dụng Android Được đính kèm đĩa CD [3] Code Vi xử lý PIC 16F877 Được đính kèm đĩa CD [4]Các sử dụng App file setup phần mềm hỗ trợ Được đính kèm đĩa CD TÀI LIỆU THAM KHẢO VÀ PHỤ LỤC an 78 S an K L 0 ... dụng Android để điều khiển thi? ??t bị từ xa nhóm định chọn đề tài tốt nghiệp : THI? ??T KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÁC THI? ??T BỊ ĐIỆN DÂN DỤNG QUA MẠNG 3G CHƯƠNG : TỔNG QUAN an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP... vậy, qua thời gian tìm hiểu nghiên cứu, nhóm thực đề tài dùng hệ điều hành Android để tạo ứng dụng điều khiển thi? ??t bị từ xa Tên đề tài : THI? ??T KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÁC THI? ??T BỊ ĐIỆN... - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THI? ??T KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÁC THI? ??T BỊ ĐIỆN DÂN DỤNG QUA MẠNG 3G SVTH: LÂM THẾ HIỂN- 11141358 Khóa : 2011 Ngành : Cơng nghệ kỹ thuật điện tử truyền