Thiết kế, thi công, điều khiển mô hình nhà thông minh

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ, THI CÔNG, ĐIỀU KHIỂN MƠ HÌNH NHÀ THƠNG MINH NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN CHUN NGÀNH : ĐIỆN CÔNG NGHIỆP GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN: TS Lê Đình Lƣơng Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Thịnh MSSV : 1811020239 Nguyễn Mạnh Cƣờng MSSV : 1811021027 Tp Hồ Chí Minh, tháng 08/2022 Mục Lục LỜI CAM ĐOAN I LỜI CẢM ƠN II TÓM TẮT NỘI DUNG III DANH MỤC VIẾT TẮT VIII DANH MỤC HÌNH ẢNH X LỜI MỞ ĐẦU C ƢƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Tổng quát nhà thông minh 1.1.1 Định nghĩa nhà thông minh 1.1.2 Những tiêu chí kỹ thuật nhà thơng minh 1.1.3 Giới thiệu mô hình nhà thơng minh thực tế .3 1.1.4 Mơ tả tính ngơi nhà thơng minh 1.1.5 Lý bạn nên sử dụng giải pháp nhà thông minh? 1.2 Mục đích nghiên cứu: 1.3 Nhiệm vụ nghiên cứu: .6 1.4 Phƣơng pháp nghiên cứu: 1.5 Kết đạt đƣợc: 1.6 Kết cấu đồ án: C ƢƠNG 2: TỔNG QUAN GIẢI PHÁP 2.1 Tổng quan giải pháp có .8 2.1.1 Khảo sát nƣớc 2.1.2 Khảo sát nƣớc 10 2.1.3 Lý bạn nên chọn nhà thông minh 11 2.1.4 Kết luận 11 2.2 Giới thiệu tổng quan giải pháp nhóm .13 C ƢƠNG 3: T IẾT KẾ HỆ THỐNG NHÀ THÔNG MINH 14 3.1 Tổng quan nhà thông minh 14 3.2 Thiết kế vẽ kỹ thuật: 14 3.2.1 Giới thiệu phần mềm Autocad: 14 3.2.2 Chi tiết vẽ kỹ thuật 15 V C ƢƠNG 4: T IẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH 17 4.1 Sơ đồ tính mơ hình .17 4.1.1 Khối nguồn .18 4.1.2 Khối nút nhấn 19 4.1.3 Khối cảm biến 20 4.1.3 Khối mạng 27 4.1.4 Khối hiển thị .29 4.1.5 Khối nút nhấn 31 4.1.6 Khối khóa từ .32 Chíp nhận diện thẻ từ 32 Động sevor SG90 180 độ 34 4.1.7 Khối điều khiển động 35 4.2 Vi điều khiển 39 4.2.1 Giới thiệu chung Adruino 39 4.2.2 Cách thức lập trình Adruino .40 4.2.3 ADRUINO UNO R3 40 4.3 Thiết kế thi cơng mơ hình nhà thơng minh 45 4.3.1 Đi dây cho board mạch thông qua PCB (Proteus) 45 4.3.2 Lắp đặt board mach 46 4.3.3 Thiết kế mặt mơ hình thực tế ( tỷ lệ 1/200) .47 4.3.4 Lắp đặt hệ thống cho mơ hình 48 4.3.5 Vị trí linh kiện sử dụng cho mơ hình 48 C ƢƠNG 5: LẬP TRÌN VÀ ĐIỀU KIỂN 51 5.1 Lƣu đồ giải thuật hệ thống nhà thông minh .51 5.2 Lƣu đồ thuật toán hệ thống điều khiển APP 52 5.3 Sơ đồ khối .53 C ƢƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ ƢỚNG PHÁT TRIỂN 54 6.1 Kết luận 54 6.2 ƣớng phát triển .54 6.2.1 Xu hƣớng nhà thông minh giới 54 6.2.2 Xu hƣớng nhà thông minh Việt Nam 54 VI 6.2.3 Liên hệ thân 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 PHỤ LỤC 57 VII DANH MỤC VIẾT TẮT TỪ VIẾT TẮT TIẾNG ANH TIẾNG VIỆT Ts , Ths Doctor, Master Tiến sĩ, Thạc sĩ COM Common Chân chung IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor có cực điều khiển Transistor cách ly linh kiện bán dẫn công suất cực KHCN Science and technology Khoa học công nghệ LCD Liquid Crystal Display Màn hình GND Ground Chân tiếp địa Chân dƣơng Vcc TX Transmitter Dây truyền liệu RX Receiver Dây nhận liệu PWM Pulse Width Modulation Điều chế độ rộng xung SPI Serial Peripheral Bus Chuẩn truyền thông nối tiếp tốc độ cao hãng Motorola đề xuất SS Slave Select Đƣờng chọn Slave cần giao tiếp MISO Master Input / SlaveOutput Chip Master đƣờng Input cịn chip Slave MISO lại Output VIII MOSI Master Output / SlaveInput Chip Master đƣờng Output cịn làchip Slave MOSI Input SCK Serial Clock Chuẩn truyền thơng “4 dây” LED Light-Emitting Diode Cao/Thấp HIGH/LOW I2C Diode phát quang Inter-Integrated Circuit Một chuẩn truyền thông hãng điện tử Philips Semiconductor sáng lập TWI Two-Wire SerialIntereafce Một module truyền thông nối tiếp đồng chip AVR dựa chuẩn truyền thông I2C SCL Serial Clock Đƣờng mang tín hiệu xung nhịp SDA Serial Data Đƣờng truyền cho master slave để gửi nhận liệu MCB Miniature Circuit Breaker Thiết bị đóng cắt mạch điện VSS Nguồn âm VDD Nguồn dƣơng A, K Anode, Cathode Cực dƣơng, Cực âm NO Normally Closed Tiếp điểm thƣờng mở IX DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Hình ảnh nhà thông minh (nguồn internet) Hình 1: Nhà thơng minh ACIS( nguồn internet) Hình 2: Nhà thông minh Lumi Hình 3: Nhà thông minh VSMART( nguồn Ineternet) 10 Hình 1: Mặt mơ hình nhà thông minh CAD tỉ lệ 1:2 15 ình 1: Sơ đồ khối linh kiện proteus .17 Hình 2: Khối nguồn .18 Hình 3: MODULE hạ áp LM2596 (nguồn Ineternet) 18 Hình 4: Khối nút nhấn 19 Hình 5: Khối cảm biến 20 Hình 6: Hình cảm biến khí GAS M-Q2 (nguồn từ sản phẩm ĐATN) 21 ình 7: Sơ đồ chân MQ-2 .22 Hình 8: MODULE cảm biến hồng ngoại (nguồn từ sản phẩm ĐATN) 23 ình 9: Sơ đồ chân cảm biến hồng ngoại(nguồn Internet) 23 Hình 10 Cảm biến ánh sáng 24 Hình 11: Cảm biến chuyển động MH-SR602(nguồn từ sản phẩm ĐATN) 25 ình 12: Sơ đồ chân cảm biến chuyển động MH-SR602(nguồn Internet) 26 Hình 13: Cảm biến nhiệt độ LM35(nguồn từ sản phẩm ĐATN) 27 Hình 14: Kit RF Wifi ESP8266(nguồn Internet) 28 ình 15: Sơ đồ chân Kit RF thu phát Wifi ESP8266 28 Hình 16: lcd 1602(nguồn Internet) 29 ình 17: Sơ đồ chân hình lcd 1602(nguồn Internet) 30 Hình 18: Khối nút nhấn 31 Hình 19: Nút nhấn DS-213(nguồn Internet) 31 Hình 20: Khối ID CARD 32 Hình 21: Cảm biến thẻ từ(nguồn Internet) 33 ình 22: Động sevor SG90 180 độ(nguồn Internet) 34 ình 23 Module điều khiển động L298N(nguồn internet) 35 ình 24 Sơ đồ chân module chuyển động L298N(nguồn Internet) 37 Hình 25: ARDUINO UNO R3(nguồn Internet) 41 ình 26: Sơ đồ chân mạch Adruino UNO R3 43 Hình 27 : PCB LAYOUT PROTEUS 45 ình 28 Sơ đồ dây PCB LAYOUT PROTEUS 46 Hình 29 Mặt trƣớc board mạch chủ 46 Hình 30 Mặt sau Board mạch chủ 47 Hình 31 Mơ hình nhà thơng minh Format nhóm 47 ình 32 Đi dây cho mơ hình 48 Hình 33 Cửa vào mơ hình .48 Hình 34 Vị trí đặt quạt đèn .49 X Hình 35 Vị trí đặt cảm biến ánh sáng, nhiệt độ hồng ngoại .49 Hình 36 Vị trí đặt cảm biến chuyển động .50 Hình 37 Vị trí đặt cảm biến khí GAS 50 Bảng Chức chân hình LCD 31 Bảng Chú thích chân module L298N 37 Bảng Thông số Arduino UNO R3 .42 XI LỜI MỞ ĐẦU Ngày xã hội ngày phát triển, đời sống ngƣời ngày đƣợc nâng cao Bên cạnh nhu cầu ngƣời ngày không ngừng nâng cao Để phục vụ cho sống nhƣ cơng việc hầu hết ngƣời có tay SmartPhone, hay laptop, thiết bị thông minh Trong thời gian gần hay thấy cụm từ lạ xuất mạng, "Internet of Things" Đây khái niệm mẻ với hầu hết ngƣời dùng thơng thƣờng đƣợc đời cách lâu Nói ngắn gọn, tập hợp thiết bị có khả kết nối với nhau, với Internet với giới bên ngồi để thực cơng việc IOT (Internet of Things ) mạng lƣới vạn vật kết nối Internet, mà đồ vật, ngƣời cung cấp định danh riêng mình, tất có khả truyền tải, trao đổi thông tin, liệu qua mạng mà không cần đến tƣơng tác trực tiếp ngƣời với ngƣời hay ngƣời với máy, tất kết nối với qua: Bluetooth, Wifi, mạng (3G, 4G, 5G), ZigBee, hồng ngoại,… Trên thực tế có nhiều sản phẩm ứng dụng cơng nghệ Internet of things vào sống, tất thiết bị có chung mục đích giúp cho sống ngƣời ngày văn minh hơn, đặc biệt tiết kiệm nguồn lƣợng Và nhóm chọn đề tài ứng dụng công nghệ Internet of Things “Thiết kê, thi công, điều khiển nhà thông minh” Trong trình làm đồ án tốt nghiệp, hạn chế thời gian, tài liệu nên không tránh khỏi có thiếu sót Em mong đƣợc đóng góp ý kiến thầy bạn để đồ án tốt nghiệp chúng em đƣợc hoàn thiện } } void bao_sai() // neu sai qua lan thi kich canh bao { digitalWrite(loa,HIGH); for(j=10;j>0;j ) { lcd.setCursor(0,0); //dinh vi toa tren LCD lcd.print("CO TROM: ");// hien thi chuoi tren LCD lcd.write(j/10+0x30); lcd.write(j%10+0x30); lcd.print("s");// hien thi chuoi tren LCD delay(1000); } digitalWrite(loa,LOW); lcd.setCursor(0,0); //dinh vi toa tren LCD lcd.print(" MOI QUET THE ");// hien thi chuoi tren LCD } void kiem_tra() { if(mfrc522.PICC_IsNewCardPresent()) // co the tu { if(mfrc522.PICC_ReadCardSerial()) // doc the tu { uidDec = 0; 67 for (byte i = 0; i < mfrc522.uid.size; i++) 256 // 0x20 // 0010 0000 = 2^8 = { uidDecTemp = mfrc522.uid.uidByte[i]; uidDec = uidDec*256+uidDecTemp; don gia tri thi x256 = 2^8 //doc gia tri uid // moi gia tri tra ve 8bit nen cong } Serial.println(uidDec); if(uidDec == 1933590685) // dung the uid cua the chu { tt_mo=1; // cho mo cua chay=0; tt_them=0; sai=0; } else if(uidDec == the2) // tuong tu the chu o tren { tt_mo=1; chay=0; tt_them=0; sai=0; } else { lcd.setCursor(0,0); lcd.print(" SAI THE //dinh vi toa tren LCD ");// hien thi chuoi tren LCD delay(1000); lcd.setCursor(0,0); 68 lcd.print(" MOI QUET THE "); sai++; // moi lan quet sai lan thi tang len don vi if(sai>=3) // qua lan { bao_sai(); // mo bao sai sai=0; } } } } } void them_the_tu() { if(mfrc522.PICC_IsNewCardPresent()) { if(mfrc522.PICC_ReadCardSerial()) { uidDec = 0; for (byte i = 0; i < mfrc522.uid.size; i++) 256 // 0x20 // 0010 0000 = 2^8 = { uidDecTemp = mfrc522.uid.uidByte[i]; uidDec = uidDec*256+uidDecTemp; } if(uidDec==1933590685) // day la ma the chu nen khong the them { 69 lcd.setCursor(0,0); //dinh vi toa tren LCD lcd.print(" K THEM THE CHU ");// hien thi chuoi tren LCD delay(1000); } else // khong phai ma the chu tien hanh them { ng = uidDec/65536/256; tr = uidDec/65536%256; ch = uidDec%65536/256; dv = uidDec%65536%256; EEPROM.write(1,ng); truoc luu vao eeprom // uid co 10 ky tu nen tach gia tri tung so EEPROM.write(2,tr); EEPROM.write(3,ch); EEPROM.write(4,dv); the2=EEPROM.read(1)*65536*256 + EEPROM.read(2)*65536 + EEPROM.read(3)*256 + EEPROM.read(4); // Serial.print("the 2:"); // Serial.println(the2); lcd.setCursor(0,0); //dinh vi toa tren LCD lcd.print(" THANH CONG ");// hien thi chuoi tren LCD } tt_mo=0; chay=0; tt_them=0; delay(1000); lcd.setCursor(0,0); //dinh vi toa tren LCD 70 lcd.print(" MOI QUET THE ");// hien thi chuoi tren LCD servo_dong(); } } } void xoa_the_tu() { if (mfrc522.PICC_IsNewCardPresent()) { if ( mfrc522.PICC_ReadCardSerial()) { uidDec = 0; for (byte i = 0; i < mfrc522.uid.size; i++) 256 // 0x20 // 0010 0000 = 2^8 = { uidDecTemp = mfrc522.uid.uidByte[i]; uidDec = uidDec*256+uidDecTemp; } if(uidDec==1933590685) cung khong xoa duoc // neu the2 chua duoc them hoac uid la the chu { lcd.setCursor(0,0); //dinh vi toa tren LCD lcd.print(" K XOA THE CHU ");// hien thi chuoi tren LCD delay(1000); } else // nguoc lai { 71 EEPROM.write(1,0); // cho cac vi tri =0 vi hien tai khong co uid day so EEPROM.write(2,0); EEPROM.write(3,0); EEPROM.write(4,0); the2=EEPROM.read(1)*65536*256 + EEPROM.read(2)*65536 + EEPROM.read(3)*256 + EEPROM.read(4); // Serial.print("the 2:"); // Serial.println(the2); lcd.setCursor(0,0); //dinh vi toa tren LCD lcd.print(" THANH CONG ");// hien thi chuoi tren LCD delay(1000); } tt_mo=0; chay=0; tt_them=0; delay(1000); lcd.setCursor(0,0); //dinh vi toa tren LCD lcd.print(" MOI QUET THE ");// hien thi chuoi tren LCD servo_dong(); } } } void kiem_tra_nn_them() { if(digitalRead(nn)==0) // co nhan khong 72 { delay(20); // chong doi nut nhan if(digitalRead(nn)==0) // nhan { tt_them=tt_them+1; if(tt_them>2) tt_them=0; while(digitalRead(nn)==0); // cho nha phim } } } void doc_lm35() { adc=0; for(i=0;i