Hiện nay, xã hội đang bước vào thời đại 4.0 hay nói đúng hơn là Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư. Đây là cuộc cách mạng được đặc trưng bởi việc kết nối thông qua truy cập dữ liệu thời gian thực, giới thiệu các hệ thống vật lý không gian mạng... Nói một cách đơn giản đó chính là việc áp dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật cho đa số các ngành nghề và lĩnh vực, từ đó cải thiện năng suất lên gấp nhiều lần. Và một trong những công nghệ được nhắc đến trong cuộc cách mạng này đó là Internet of Things hay IoT là một thuật ngữ chỉ sự kết nối của các vật thể với nhau và với con người thông qua Internet. Khi mà cuộc sống càng ngày càng trở nên hiện đại và công nghệ được áp dụng rất nhiều vào đời sống. Sự kết nối của các vật thể với nhau và với con người thông qua Internet là điều cần thiết. Và cụ thể, em muốn nói đến một ứng dụng của IoT đó là SmartHome. Đây là một mà sẽ gắn liền với cuộc sống đời thưởng tại chính căn nhà của chúng ta. Hãy thử tưởng tượng xem sẽ thấy thích như thế nào nếu có thể bật điều hòa trước khi về đến nhà hoặc tắt đèn ngay cả khi đã rời khỏi nhà. Chỉ cần một app trên điện thoại là điều khiển được mọi thiết bị gia dụng. Tùy vào từng hoạt cảnh cài đặt do chủ nhà chọn lựa (ví dụ: “Vắng nhà”, “Tiếp khách”, “Đi ngủ”, Giải trí” hay “Xem phim”). Các thiết bị như hệ thống âm thanh, máy điều hòa, tivi, nhà bếp, hệ thống cửa, nhà xe… sẽ tự động phối hợp với nhau. Không chỉ vậy, khi chủ nhân ngôi nhà muốn thay đổi hoạt động của thiết bị nào. Hay tạo ra một chế độ hoạt cảnh mới, ngôi nhà sẽ ghi nhớ và lưu giữ các thông số này và tự động phục vụ trong lần sử dụng sau. Và đừng ngạc nhiên với việc IoT đang hình thành nên các công ty xây dựng các sản phẩm để làm cho cuộc sống của trở nên thuận tiện và đơn giản hơn. SmartHome đã mang đến cho cư dân một chất lượng cuộc sống tốt hơn và người ta dự đoán SmartHome sẽ trở nên phổ biến như Smartphone. Xuất phát từ những điều trên, em đã thiết kế và thực hiện mạch ứng dụng nhỏ của IoT trong SmartHome: “Mạch điều khiển bậttắt thiết bị điện dùng Kit RF Thu Phát Wifi ESP8266 NodeMCU Lua V3 CH340 và sử dụng Blynk, Google Assistant trên Smartphone”.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠCH ĐIỂU KHIỂN BẬT/TẮT THIẾT BỊ ĐIỆN DÙNG KIT RF THU PHÁT WIFI ESP8266 NODEMCU LUA V3 CH340 VÀ SỬ DỤNG BLYNK, GOOGLE ASSISTANT TRÊN SMARTPHONE Người hướng dẫn: NGUYỄN TẤT ĐẠT Người thực hiện: LÊ THÀNH LÂM Lớp: DV19 Khóa: 2019 – 2023 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2022 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU………………………………………………… 1 TÌM HIỂU CÁC KHÁI NIỆM LIÊN QUAN……………… .2 1.1 Internet of Things…………………………………………… … …2 1.1.1 Tổng quan IoT………………………………… … ……2 1.1.2 Đặc tính bản………………………………… ……… .3 1.1.3 Yêu cầu mức high-level hệ thống IoT… … …3 1.1.4 Ứng dụng IoT…………………………………….… 1.1.5 Những mối nguy hiểm tiềm tàng sử dụng hệ thống IoT 1.1.6 IoT tương lai…………………………………… 1.2 Blynk………………………………………………………… ….7 1.2.1 Blynk gì?………………………………………… … .…7 1.2.2 Cách hoạt động Blynk……………………………… .…8 1.2.3 Đặc tính Blynk…………………………………… .… 1.3 Giới thiệu NodeMCU……………………………… …… ……10 1.3.1 Khái niệm NodeMCU……………………………… …10 1.3.2 Làm để sử dụng NodeMCU………………… .…… 10 1.3.3 Làm để viết mã cho NodeMCU………….…… .……10 1.3.4 Sự khác biệt việc sử dụng ESPlorer Arduino IDE …11 1.4 Giới thiệu ESP8266……………… ………………… … …11 1.5 IFTTT (If This Then That) …………………………… ……… 16 1.5.1 IFTTT ?… ……………………………… … …….16 1.5.2 Cách IFTTT hoạt động thiết bị……….… … …17 1.5.3 Cách sử dụng IFTTT thiết bị Android iOS……… .… 18 1.6 Webhook ?…………………………………………………… .18 1.7 Lựa chọn thiết bị……………………………… ………………… 19 1.7.1 Kit RF thu phát Wifi ESP8266 NodeMCU Lua V3 CH340… 19 1.7.2 Mạch Relay Opto cách ly 5VDC……………………… .….23 1.7.3 Phím bấm, phím chuyển đổi điện tử 6x6x5mm……… … 24 1.7.4 Dây Cắm Breadboard Đực Đực Đực Cái Bó 20 Sợi Đơn (M-M Jumper Wire) ………………………………………………… .… 24 XÂY DỰNG MƠ HÌNH VẬT LÍ…………………………….… …24 2.1 Ý tưởng nghiên cứu……………………………………………… 24 2.2 Sơ đồ ghép nối…………………………………………………… 25 2.3 Mơ hình khí………………………………….…………… … 26 2.4 Nguyên lí làm việc hệ thống……………………………… ……26 2.5 Đánh giá…………………………………………………… ………28 2.5.1 Những vấn đề làm chưa làm được…………… ……28 2.5.2 Ưu điểm nhược điểm…………………………… ………29 2.5.3 Phạm vi ứng dụng phát triển………………… …………29 KẾT LUẬN……………….………………………………… …………31 TÀI LIỆU THAM KHẢO… 32 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tiếng Anh GPIO General Purpose Input Output Radio Frequency HyperText Transfer Protocol Radio Frequency Identification Application Programming Interface Identification Static Random-Access Memory Serial Peripheral Interface RF HTTP RFID API ID SRAM SPI DDoS USB GSM BLE Tiếng Việt Chân tín hiệu kỹ thuật số mạch tích hợp Tần số vơ tuyến Giao thức truyền tải siêu văn Nhận dạng tần số sóng vơ tuyến Giao diện lập trình ứng dụng Nhận diện, nhận dạng Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên tĩnh Giao diện Ngoại vi Nối tiếp Distributed Denial of Tấn công từ chối dịch vụ Service phân tán Universal Serial Bus Chuẩn kết nối truyền liệu số Global System for Mobile Hệ thống thông tin di động Communications tồn cầu Bluetooth Low Energy Cơng nghệ giao tiếp không dây công suất thấp TRANG NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Thành phố Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2022 Giảng viên hướng dẫn Lời Mở Đầu Hiện nay, xã hội bước vào thời đại 4.0 hay nói Cuộc cách mạng cơng nghiệp lần thứ tư Đây cách mạng đặc trưng việc kết nối thông qua truy cập liệu thời gian thực, giới thiệu hệ thống vật lý khơng gian mạng Nói cách đơn giản việc áp dụng tiến khoa học kỹ thuật cho đa số ngành nghề lĩnh vực, từ cải thiện suất lên gấp nhiều lần Và công nghệ nhắc đến cách mạng Internet of Things hay IoT thuật ngữ kết nối vật thể với với người thông qua Internet Khi mà sống ngày trở nên đại công nghệ áp dụng nhiều vào đời sống Sự kết nối vật thể với với người thông qua Internet điều cần thiết Và cụ thể, em muốn nói đến ứng dụng IoT SmartHome Đây mà gắn liền với sống đời thưởng nhà Hãy thử tưởng tượng xem thấy thích bật điều hịa trước đến nhà tắt đèn rời khỏi nhà Chỉ cần app điện thoại điều khiển thiết bị gia dụng Tùy vào hoạt cảnh cài đặt chủ nhà chọn lựa (ví dụ: “Vắng nhà”, “Tiếp khách”, “Đi ngủ”, Giải trí” hay “Xem phim”) Các thiết bị hệ thống âm thanh, máy điều hòa, tivi, nhà bếp, hệ thống cửa, nhà xe… tự động phối hợp với Không vậy, chủ nhân nhà muốn thay đổi hoạt động thiết bị Hay tạo chế độ hoạt cảnh mới, nhà ghi nhớ lưu giữ thông số tự động phục vụ lần sử dụng sau Và đừng ngạc nhiên với việc IoT hình thành nên công ty xây dựng sản phẩm để làm cho sống trở nên thuận tiện đơn giản SmartHome mang đến cho cư dân chất lượng sống tốt người ta dự đoán SmartHome trở nên phổ biến Smartphone Xuất phát từ điều trên, em thiết kế thực mạch ứng dụng nhỏ IoT SmartHome: “Mạch điều khiển bật/tắt thiết bị điện dùng Kit RF Thu Phát Wifi ESP8266 NodeMCU Lua V3 CH340 sử dụng Blynk, Google Assistant Smartphone” 1 TÌM HIỂU CÁC KHÁI NIỆM LIÊN QUAN 1.1 Internet of Things 1.1.1 Tổng quan IoT Mạng lưới vạn vật kết nối Internet Mạng lưới thiết bị kết nối Internet viết tắt IoT (tiếng Anh: Internet of Things) kịch giới, mà đồ vật, người cung cấp định danh riêng mình, tất có khả truyền tải, trao đổi thông tin, liệu qua mạng mà không cần đến tương tác trực tiếp người với người, hay người với máy tính IoT phát triển từ hội tụ công nghệ không dây, cơng nghệ vi điện tử Internet Nói đơn giản tập hợp thiết bị có khả kết nối với nhau, với Internet với giới bên ngồi để thực cơng việc Hình Giới thiệu IoT Hay hiểu cách đơn giản IoT tất 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 Một mạng lưới IoT chứa đến 50 đến 100 nghìn tỉ đối tượng kết nối mạng lưới theo dõi di chuyển đối tượng Một người sống thành thị bị bao bọc xung quanh 1000 đến 5000 đối tượng có khả theo dõi 1.1.2 Đặc tính - Tính kết nối liên thơng (Interconnectivity): với IoT, điều kết nối với thông qua mạng lưới thông tin sở hạ tầng liên lạc tổng thể - Những dịch vụ liên quan đến “Things”: hệ thống IoT có khả cung cấp dịch vụ liên quan đến “Things”, chẳng hạn bảo vệ riêng tư quán Physical Thing Virtual Thing Để cung cấp dịch vụ này, công nghệ phần cứng công nghệ thông tin (phần mềm) phải thay đổi - Tính khơng đồng nhất: Các thiết bị IoT khơng đồng có phần cứng khác nhau, Network khác Các thiết bị Network tương tác với nhờ vào liên kết Network - Thay đổi linh hoạt: Status thiết bị tự động thay đổi, ví dụ, ngủ thức dậy, kết nối bị ngắt, vị trí thiết bị thay đổi tốc độ thay đổi… Hơn nữa, số lượng thiết bị tự động thay đổi - Quy mơ lớn: Sẽ có số lượng lớn thiết bị quản lý giao tiếp với Số lượng lớn nhiều so với số lượng máy tính kết nối Internet Số lượng thông tin truyền thiết bị lớn nhiều so với truyền người 1.1.3 Yêu cầu mức high-level hệ thống IoT Một hệ thống IoT phải thoả mãn yêu cầu sau: - Kết nối dựa nhận diện: Nghĩa “Things” phải có ID riêng biệt Hệ thống IoT cần hỗ trợ kết nối “Things”, kết nối thiết lập dựa định danh (ID) Things - Khả cộng tác: hệ thống IoT khả tương tác qua lại Network Things - Khả tự quản Network: Bao gồm tự quản lý, tự cấu hình, tự chữa bệnh, tự tối ưu hóa tự có chế bảo vệ Điều cần thiết để Network thích ứng với domains ứng dụng khác nhau, mơi trường truyền thông khác nhau, nhiều loại thiết bị khác - Dịch vụ thoả thuận: dịch vụ để cung cấp cách thu thập, giao tiếp xử lý tự động liệu “Things” dựa quy tắc (rules) thiết lập người vận hành tùy chỉnh người dùng - Các Khả dựa vào vị trí (Location-based capabilities): Thơng tin liên lạc dịch vụ liên quan đến phụ thuộc vào thơng tin vị trí Things người sử dụng Hệ thống IoT biết theo dõi vị trí cách tự động Các dịch vụ dựa vị trí bị hạn chế luật pháp hay quy định, phải tuân thủ yêu cầu an ninh - Bảo mật: Trong IoT, nhiều “Things” kết nối với Chình điều làm tăng mối nguy bảo mật, chẳng hạn bí mật thông tin bị tiết lộ, xác thực sai, hay liệu bị thay đổi hay làm giả - Bảo vệ tính riêng tư: tất “Things” có chủ sở hữu người sử dụng Dữ liệu thu thập từ “Things” chứa thông tin cá nhân liên quan chủ sở hữu người sử dụng Các hệ thống IoT cần bảo vệ riêng tư trình truyền liệu, tập hợp, lưu trữ, khai thác xử lý Bảo vệ riêng tư không nên thiết lập rào cản xác thực nguồn liệu - Plug and play: Things phải plug-and-play cách dễ dàng tiện dụng - Khả quản lý: hệ thống IoT cần phải hỗ trợ tính quản lý “Things” để đảm bảo Network hoạt động bình thường Ứng dụng IoT thường làm việc tự động mà không cần tham gia người, tồn q trình hoạt động họ nên quản lý bên liên quan Hình Các lĩnh vực ứng dụng IoT 1.1.4 Ứng dụng IoT IoT có ứng dụng rộng vơ cùng, kể số thư sau: Quản lí chất thải Quản lí lập kế hoạch quản lí thị Quản lí mơi trường Phản hồi tinh khẩn cấp Mua sắm thông minh Quản lí thiết bị cá nhân Đồng hồ đo thơng minh Tự động hóa ngơi nhà Tác động IoT đa dạng, lĩnh vực: quản lý hạ tầng, y tế, xây dựng tự động hóa, giao thơng… Cụ thể lĩnh vực y tế, thiết bị IoT sử dụng phép theo dõi sức khỏe từ xa hệ thống thông báo khẩn cấp Các thiết bị theo dõi sức khỏe dao động từ huyết áp nhịp tim với thiết bị tiên tiến có khả giám sát cấy ghép đặc biệt, chẳng hạn máy điều hịa nhịp trợ thính tiên tiến cảm biến đặc biệt trang bị không gian sống để theo dõi sức khỏe thịnh vượng chung người già, bảo đảm xử lý thích hợp quản trị hỗ trợ người dân lấy lại tính di động thông qua điều trị tốt thiết bị tiêu dùng khác để khuyến khích lối sống lành mạnh, chẳng hạn như, quy mô kết nối máy theo dõi tim mặc ... SmartHome: ? ?Mạch điều khiển bật/tắt thiết bị điện dùng Kit RF Thu Phát Wifi ESP8266 NodeMCU Lua V3 CH340 sử dụng Blynk, Google Assistant Smartphone? ?? 1 TÌM HIỂU CÁC KHÁI NIỆM LIÊN QUAN 1. 1 Internet... Lựa chọn thiết bị? ??…………………………… ………………… 19 1. 7 .1 Kit RF thu phát Wifi ESP8266 NodeMCU Lua V3 CH340? ?? 19 1. 7.2 Mạch Relay Opto cách ly 5VDC……………………… .….23 1. 7.3 Phím bấm, phím chuyển đổi điện tử... …………………………… ……… 16 1. 5 .1 IFTTT ?… ……………………………… … …… .16 1. 5.2 Cách IFTTT hoạt động thiết bị? ??…….… … ? ?17 1. 5.3 Cách sử dụng IFTTT thiết bị Android iOS……… .… 18 1. 6 Webhook ?…………………………………………………… .18 1. 7 Lựa