Mục Lục CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU.................................................................................................................. 8 Đặt vấn đề ............................................................................................................................. 8 1.2 Giới hạn nghiên cứu.............................................................................................................. 9 Ý nghĩa đề tài........................................................................................................................ 9 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ............................................................................................. 11 2.1 Tổng quan về nhà thông minh ............................................................................................ 11 2.1.1 Định nghĩa nhà thông minh......................................................................................... 11 2.2. Ưu điểm của nhà thông minh............................................................................................ 11 2.3 Một số chuẩn nhà thông minh hiện nay.............................................................................. 12 2.3.1 BKAV ......................................................................................................................... 12 2.3.2 LUMI .......................................................................................................................... 18 2.3.3 ACIS ............................................................................................................................ 21 2.4 Các giao thức kết nối .......................................................................................................... 26 2.4.1 Công nghệ truyền dữ liệu Wifi .................................................................................... 26 2.4.2 Cơ bản về tập lện AT ................................................................................................... 27 2.4.3 Giới thiệu về FireBase ................................................................................................. 29 2.5 Các thiết bị trong mô hình .................................................................................................. 29 2.5.1 Giới thiệu về Arduino .................................................................................................. 29 2.5.2 Giới thiệu về sim 900A................................................................................................ 37 2.5.3 Mạch thu phát wifi ESP 8266 V12 .............................................................................. 39 2.5.4 Bảo mật dùng RFID..................................................................................................... 39 CHƯƠNG 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU............................................... 41 3.1 Mô hình bài toán ................................................................................................................. 41 3.2 Các thành phần của hệ thống .............................................................................................. 42 3.3 Hệ thống cửa tự động.......................................................................................................... 43 3.4 Hệ thống giếng trời tự động................................................................................................ 44 3.5 Hệ thống chống trộm ......................................................................................................... 44 3.6 Hệ thống phát hiện rò rỉ khí ga ........................................................................................... 46 3.7 Ứng dụng điều khiển qua Smartphone................................................................................ 47 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ............................................................................................................... 49 4.1 Kết quả trên mô hình thực nghiệm ..................................................................................... 49 4.2 Đánh giá chung ................................................................................................................... 50
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ - ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG - - ĐỒ ÁN CHUYÊN NGHÀNH Đề Tài: MƠ HÌNH NHÀ THƠNG MINH ĐIỀU KHIỂN QUA ĐIỆN THOẠI SMARTPHONE GVHD : SVTH : Lớp: TS Tôn Thất Phùng Cù Nhựt Lâm Bùi Văn Mừng DHDTVT9A TP HỒ CHÍ MINH THÁNG NĂM 2017 13019741 13010351 LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình học tập rèn luyện trường ĐH Công Nghiệp TP.HCM đến Những kiến thức có hơm nhờ dạy bảo q Thầy Cơ Với lịng biết ơn sâu sắc nhóm em, em xin chân thành cám ơn giúp đỡ quý thầy cô khoa Công Nghệ – Điện Tử trường ĐH Công Nghiệp TP.HCM Đặc biệt thầy Tôn Thất Phùng, người dạy theo sát hướng dẫn nhóm em suốt q trình hồn thành đồ án chun nghành Sự hướng dẫn nhiệt tình kịp thời Thầy Phùng giúp chúng em hoàn thành đề tài Xin chân thành cám ơn Thầy Xin cảm ơn bạn sinh viên lớp giúp đỡ em nhiều mặt phương tiện, sách vở, ý kiến Mặc dù đề tài xong kiến thức cịn hạn hẹp khơng tránh khỏi thiếu sót hạn chế Rất mong nhận góp ý, phê bình, dẫn q thầy cơ, bạn sinh viên Nhóm em xin chân thành cảm ơn ! Sinh viên thực hiện: Cù Nhựt Lâm 13019741 Bùi Văn Mừng 13010351 DHDTVT 9A NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Ngày … tháng … năm … GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN CHẤM ĐIỂM ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Ngày … tháng … năm … GIÁO VIÊN CHẤM (Ký ghi rõ họ tên) Mục Lục CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU Đặt vấn đề 1.2 Giới hạn nghiên cứu Ý nghĩa đề tài CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 11 2.1 Tổng quan nhà thông minh 11 2.1.1 Định nghĩa nhà thông minh 11 2.2 Ưu điểm nhà thông minh 11 2.3 Một số chuẩn nhà thông minh 12 2.3.1 BKAV 12 2.3.2 LUMI 18 2.3.3 ACIS 21 2.4 Các giao thức kết nối 26 2.4.1 Công nghệ truyền liệu Wifi 26 2.4.2 Cơ tập lện AT 27 2.4.3 Giới thiệu FireBase 29 2.5 Các thiết bị mơ hình 29 2.5.1 Giới thiệu Arduino 29 2.5.2 Giới thiệu sim 900A 37 2.5.3 Mạch thu phát wifi ESP 8266 V12 39 2.5.4 Bảo mật dùng RFID 39 CHƯƠNG 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 41 3.1 Mơ hình tốn 41 3.2 Các thành phần hệ thống 42 3.3 Hệ thống cửa tự động 43 3.4 Hệ thống giếng trời tự động 44 3.5 Hệ thống chống trộm 44 3.6 Hệ thống phát rò rỉ khí ga 46 3.7 Ứng dụng điều khiển qua Smartphone 47 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ 49 4.1 Kết mơ hình thực nghiệm 49 4.2 Đánh giá chung 50 GVHD: TS Tôn Thất Phùng Page CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN 51 Tài liệu tham khảo 52 PHỤ LỤC 53 2.1 Phần code điều khiển aduno mega 53 3.PHỤ LỤC 64 3.1.Thiết kế giao diện điều khiển Android studio 64 GVHD: TS Tôn Thất Phùng Page ĐỒ ÁN CHUYÊN NGHÀNH Danh sách hình ảnh, bảng biểu, sơ đồ sử dụng Hình 2-1: Minh họa dự án nhà thơng minh BKAV Hình 2-2: Sơ đồ kết nối hệ thống nhà thơng minh Hình 2-3: Minh họa nhà thơng minh LUMI Hình 2-4: Minh họa giải pháp EasyConttrol Hình 2-5: Sơ đồ chân arduino Uno Hình 2-6: Vi điều khiển Arduino Mega2560 Hình 2-7: Sơ đồ chân Arduino Mega Hình 2-8: Modul sim 900A Hình 2-9: Mạch thu phát wifi ESP 8266 V12 Hình 2-10: Modul RFID Hình 3-1: Sơ đồ tầng Hình 3-2: Sơ đồ tầng lầu Hình 3-3: Hình ảnh cảm biến mưa thực tế Hình 3-4: Hình ảnh cảm biến hồng ngoại thực tế Hình 3-5: Hình ảnh cảm biến ga MQ2 thực tế Hình 3-6: App điều khiển Hình 4-1: Mơ hình hồn thiện Bảng 2-1: Thông số kĩ thuật Arduino Uno Bảng 2-2: Thông số kĩ thuật Arduino Mega Sơ đồ 3-3: Giải thuật hệ thống chống trộm Sơ đồ 3-1: Mô hình tốn nhà thơng minh Sơ đồ 3-2: Mơ hình kết nối nhà thơng minh Sơ đồ 3-3: Giải thuật hệ thống chống trộm Sơ đồ 3-4: Sơ đồ khối hệ thống điều khiến qua điện thoại GVHD: TS Tôn Thất Phùng Page ĐỒ ÁN CHUYÊN NGHÀNH CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Ngày nay, phát triển khoa học cơng nghệ nói chung cơng nghệ thơng tin nói riêng góp phần không nhỏ thay đổi phát triển sống người Chiếc máy tính ngày có nhiều chức mạnh mẽ giúp ích người thực thi công việc nhiều lĩnh vực khoa học, sản xuất công nghiệp hay lĩnh vực xã hội khác kinh tế, trị, văn hóa Khơng máy tính, phát triển chóng mặt thiết bị di động cầm tay tác động không nhỏ đến đời sống người Những điện thoại(smartphone) nhỏ gọn, thông minh không giúp người liên lạc với dễ dàng hơn, mà cịn cung cấp nhiều tính hữu ích khác ứng dụng văn phịng, giải trí, khả kết nối mạng để tìm kiếm thơng tin Với tính mạnh mẽ cộng với giá thành vừa phải khiến thiết bị ngày phổ biến trở thành vật bất ly thân nhiều người Sự đời mạng máy tính mà điển hình Internet bước cách mạng truyền thông Các công nghệ mạng ngày đa dạng phong phú với bước tiến nhảy vọt mạng tồn cầu, mạng khơng dây chúng giúp người hay cụ thể giúp kết nối hệ thống máy tính riêng lẻ lại với tạo ra liên kết bền chặt việc trao đổi thông tin Kinh tế phát triển, đời sống nâng cao, nhu cầu người sống thoải mái, an toàn, tiện nghi điều tất yếu Chính vậy, ý tưởng nhà thông minh (smart-homes, smart-houses, hay homeautomation ) đời ý tưởng nhà thân thiện với thiết bị vận hành cách tự động theo ý muốn nhằm đảm bảo tính an tồn tiện lợi Nắm bắt nhu cầu tiềm lĩnh vực thị trường Việt Nam, nhóm chúng em chọn đề tài “mơ hình nhà thơng minh điều khiển qua điện thoại smartphone” đồ án chuyên ngành Đề tài tổng hợp kiến thức, kỹ tích lũy suốt thời gian học tập trường, qua đặt viên gạch định hướng đường nghề nghiệp sau GVHD: TS Tôn Thất Phùng Page ĐỒ ÁN CHUYÊN NGHÀNH 1.2 Giới hạn nghiên cứu Để thực thi hệ thống điều khiển thiết bị từ xa thông qua mạng Internet tin nhắn SMS áp dụng cho ngơi nhà hồn chỉnh nói phức tạp tốn Để đáp ứng việc điều khiển toàn thiết bị địi hỏi phải có lượng thời gian, kiến thức định Bên cạnh cịn vấn đề tài Với lượng thời gian kiến thức có hạn, đề tài nhóm em thực thực thi phần hệ thống hồn chỉnh Đó điều khiển đóng mở đèn, ngồi cịn có chức báo động nhiệt độ phòng tăng cao nhiệt độ cho phép Với trình bày trên, nhóm em tiến hành nghiên cứu, khảo sát thực dự kiến đạt mục tiêu đặt sau: - Thiết lập ứng dụng thực điều khiển thiết bị qua giao diện ứng dụng điện thoại, sau thực lệnh điều khiển trạng thái thiết bị on/off thể giao diện - Lập trình điều khiển thiết bị theo chế độ tự động phù hợp với ngoại cảnh cho trước, giám sát nhiệt độ nhà - Ngồi ra, hệ thống cịn có chức tự động phát tín hiệu cảnh bảo qua chng tin nhắn có rị rỉ khí gas phịng tăng cao vượt giới hạn cho phép, phát có xâm nhập trái phép Ý nghĩa đề tài Ngày với tiến khoa học kỹ thuật, thiết bị điện tử đời ngày nhiều chủng loại tính sử dụng Bên cạnh nhu cầu sử dụng thiết bị cách tự động ngày cao, người ngày muốn có nhiều thiết bị giải trí thiết bị sinh hoạt với kỹ thuật công nghệ ngày cao Có thể Việt nam chưa phát triển mạnh mẽ lĩnh giới, quốc gia thuộc Châu Âu hay Mỹ mơ hình ngơi nhà tự động điều khiển từ xa phát triển mạnh mẽ Từ nhu cầu thực tế đó, nhóm em muốn đưa phần kỹ thuật đại giới áp dụng vào điều kiện thực tế nước để tạo hệ thống điều khiển thiết bị nhà từ xa thông qua GVHD: TS Tôn Thất Phùng Page ĐỒ ÁN CHUYÊN NGHÀNH mạng WiFi nhằm đáp ứng nhu cầu ngày cao người Việc sử dụng mạng WiFi để điều khiển thiết bị có thuận lợi tiết kiệm chi phí, mang tính cạnh tranh động cao GVHD: TS Tôn Thất Phùng Page 10 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGHÀNH { int reading = analogRead(A4); float voltage = ((reading * 5.0 )/ 1024.0); int ti = (voltage * 100); Serial1.println(ti); delay(2000); while (Serial1.available() > 0) { int inChar = Serial1.read(); if (inChar != '\n') { inString += (char)inChar; } else { Serial.println(inString); h1 = inString.charAt(0); h2 = inString.charAt(1); h3 = inString.charAt(2); h4 = inString.charAt(3); h5 = inString.charAt(4); h6 = inString.charAt(5); h7 = inString.charAt(6); h8 = inString.charAt(7); h9 = inString.charAt(8); h10 = inString.charAt(9); Serial.println(h1); inString = ""; } } } void dieukhien() { ///////Bằng app////////// if (( h1 == 51 )&&( h2 == 53 )) { GVHD: TS Tôn Thất Phùng Page 58 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGHÀNH digitalWrite(37,LOW); Serial.println("G9"); } if(( h1 == 51)&&( h2 == 48 )) { digitalWrite(37,HIGH); Serial.println("n9"); } if (( h1 == 51)&&( h3 == 53 )) { digitalWrite(36,LOW); Serial.println("G8"); } if(( h1 == 51 )&&( h3 == 48 )) { digitalWrite(36,HIGH); Serial.println("n8"); } if ((h1 == 51)&&( h4 == 53 )) { digitalWrite(38,LOW); Serial.println("G7"); } if(( h1 == 51 )&&( h4 == 48 )) { digitalWrite(38,HIGH); Serial.println("n7"); } if (( h1 == 51)&&( h5 == 53 )) { digitalWrite(39,LOW); Serial.println("G6"); } if(( h1 == 51 )&&( h5 == 48 )) { GVHD: TS Tôn Thất Phùng Page 59 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGHÀNH digitalWrite(39,HIGH); Serial.println("n6"); } if (( h1 == 51 )&&( h6 == 53 )) { digitalWrite(40,LOW); Serial.println("G5"); } if(( h1 == 51 )&&( h6 == 48 )) { digitalWrite(40,HIGH); Serial.println("n5"); } if ((h1 == 51 )&&( h7 == 53 )) { digitalWrite(42,LOW); Serial.println("G4"); } if(( h1 == 51 )&&( h7 == 48 )) { digitalWrite(42,HIGH); Serial.println("n4"); } if (( h1 == 51 )&&( h8 == 53 )) { digitalWrite(43,LOW); Serial.println("G3"); } if(( h1 == 51 )&&( h8 == 48 )) { digitalWrite(43,HIGH); Serial.println("n3"); } if (( h1 == 51 )&&( h9 == 53 )) { digitalWrite(44,LOW); Serial.println("G2"); } GVHD: TS Tôn Thất Phùng Page 60 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGHÀNH if((h1 == 51 )&&( h9 == 48 )) { digitalWrite(44,HIGH); Serial.println("n2"); } if ((h1 == 51 )&&( h10 == 53 )) { digitalWrite(45,LOW); Serial.println("G1"); } if (( h1 == 51 )&&( h10 == 48 )) { //biểu thức điều kiện digitalWrite(45,HIGH); Serial.println("n1"); } /////////Bằng tay////////// if (( h1 == 50 )&&( digitalRead(22)== LOW )) { digitalWrite(37,LOW); Serial.println("G9"); } if(( h1 == 50)&&( digitalRead(22)== HIGH)) { digitalWrite(37,HIGH); Serial.println("n9"); } if (( h1 == 50)&&( digitalRead(23)== LOW )) { digitalWrite(36,LOW); Serial.println("G8"); } if(( h1 == 50 )&&( digitalRead(23)== HIGH )) { digitalWrite(36,HIGH); Serial.println("n8"); } if ((h1 == 50)&&( digitalRead(24)== LOW )) GVHD: TS Tôn Thất Phùng Page 61 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGHÀNH { digitalWrite(38,LOW); Serial.println("G7"); } if(( h1 == 50 )&&( digitalRead(24)== HIGH)) { digitalWrite(38,HIGH); Serial.println("n7"); } if (( h1 == 50)&&( digitalRead(25)== LOW )) { digitalWrite(39,LOW); Serial.println("G6"); } if(( h1 == 50 )&&( digitalRead(25)== HIGH)) { digitalWrite(39,HIGH); Serial.println("n6"); } if (( h1 == 50 )&&( digitalRead(26)== LOW)) { digitalWrite(40,LOW); Serial.println("G5"); } if(( h1 == 50 )&&( digitalRead(26)== HIGH)) { digitalWrite(40,HIGH); Serial.println("n5"); } if ((h1 == 50 )&&( digitalRead(27)== LOW )) { digitalWrite(42,LOW); Serial.println("G4"); } if(( h1 == 50 )&&( digitalRead(27)== HIGH )) { GVHD: TS Tôn Thất Phùng Page 62 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGHÀNH digitalWrite(42,HIGH); Serial.println("n4"); } if (( h1 == 50 )&&( digitalRead(28)== LOW )) { digitalWrite(43,LOW); Serial.println("G3"); } if(( h1 == 50 )&&( digitalRead(28)== HIGH )) { digitalWrite(43,HIGH); Serial.println("n3"); } if (( h1 == 50 )&&( digitalRead(29)== LOW )) { digitalWrite(44,LOW); Serial.println("G2"); } if((h1 == 50 )&&( digitalRead(29)== HIGH )) { digitalWrite(44,HIGH); Serial.println("n2"); } if ((h1 == 50 )&&(digitalRead(30)== LOW )) { digitalWrite(45,LOW); Serial.println("G1"); } if (( h1 == 50 )&&( digitalRead(30)== HIGH )) { digitalWrite(45,HIGH); Serial.println("n1"); } } GVHD: TS Tôn Thất Phùng Page 63 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGHÀNH 3.PHỤ LỤC 3.1.Thiết kế giao diện điều khiển Android studio - Các thành phần project GVHD: TS Tôn Thất Phùng Page 64 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGHÀNH - Khai báo MainActivity.java để lấy liệu từ filebase app - Phần thiết kế giao diện điều khiển app Hướng dẫn thêm Firebase vào Android studio Đăng kí tài khoản firebase Truy cập vào trang web : https://www.firebase.com/ Nhấp vào mục LOGIN TO LEGACY CONSOLE GVHD: TS Tôn Thất Phùng Page 65 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGHÀNH Dùng tài khoản google để đăng kí sử dụng firebase Sau đăng kí xong thì firebase đua ta đến hình firebase GVHD: TS Tơn Thất Phùng Page 66 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGHÀNH Tạo project cách nhập tên project phần APP NAME sau nhấp vào CREATE NEW APP Nhấp vào Manage App để vào trang quản trị app GVHD: TS Tôn Thất Phùng Page 67 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGHÀNH Thiết lập Firebase Android Studio (chú ý : API lớn 9) Vào File Project – Structure Trong phần project Structure chọn mục Cloud tích vào Firebase GVHD: TS Tơn Thất Phùng Page 68 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGHÀNH Vào app – build gradle thêm đoạn sau vào android { exclude 'META-INF/NOTICE' } } GVHD: TS Tôn Thất Phùng Page 69 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGHÀNH packagingOptions { exclude 'META-INF/LICENSE' exclude 'META-INF/LICENSE-FIREBASE.txt' ( ý phải đặt mục android ) Sau nhấn vào Sync Now Như vậỵ thêm Firebase vào Android Studio Tạo biến kiểu firebase ánh xạ tới địa firebase tạo web Firebase root = new Firebase("https://huong-dan.firebaseio.com/"); Bắt kiện value thay đổi Khi ta thay đổi giá trị value tất liệu thay đổi theo GVHD: TS Tôn Thất Phùng Page 70 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGHÀNH Cách lưu liệu liệu lên firebase setvalue Tạo editText nút nhấn ta nhấn nút liệu lấy từ editText gữi lên Firebase edtCourse=(EditText)findViewById(R.id.editTextCourse); Save=(Button)findViewById(R.id.buttonSave); Save.setOnClickListener(newView.OnClickListener() { @Override public void onClick(View v) { root.setValue(edtCourse.getText().toString()); } }); GVHD: TS Tôn Thất Phùng Page 71 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGHÀNH Trạng thái thiết bị filebase GVHD: TS Tôn Thất Phùng Page 72