Đồ án môn học hệ thống nhúng đề tài thiết kế giàn phơi đồ thông minh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP KHOA ĐIỆN TỬ Bộ mơn: Tin học cơng nghiệp ĐỒ ÁN MƠN HỌC HỆ THỐNG NHÚNG Nhóm sinh viên: Nguyễn Thị Thanh Thủy MSSV: K185520207067 Dương Thị Thủy MSSV: K185520207046 Ma Phúc Vỹ MSSV: K185520207055 Lớp: K54ĐVT01 Giáo viên hướng dẫn : TĂNG CẨM NHUNG TRƯỜNG ĐHKTCN CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN TỬ Độc lập - Tự - Hạnh phúc ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÔN HỌC: HỆ THỐNG NHÚNG BỘ MƠN ĐIỆN TỬ Nhóm sinh viên: Nguyễn Thị Thanh Thủy MSSV: k185520207067 Dương Thị Thủy MSSV: k185520207046 Ma Phúc Vỹ MSSV: k185520207055 Lớp: K54ĐVT.01 Ngành: Điện Tử Viễn Thông Số đề… Ngày giao đề Ngày hoàn thành 1.Tên đề tài : Thiết Kế Giàn Phơi Đồ Thông Minh Nội dung thuyết minh tính tốn Các vẽ, chương trình đồ thị TỔ TRƯỞNG BỘ MƠN GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Thái Nguyên, ngày….tháng… năm 2021 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN CHẤM Thái Nguyên, ngày….tháng… năm 2021 GIÁO VIÊN CHẤM (Ký ghi rõ họ tên) LỜI NÓI ĐẦU Ngày với dự phát triển khoa học kỹ thuật, nhu cầu đòi hỏi người cao nhiều lĩnh vực đời sống xã hội Trong có nhu cầu sống tiện nghi, thơng minh Điều thúc nhà thiết kế, chế tạo sản phẩm đáp ứng tiệng nghi, thơng minh Một số cần kể tới giàn phơi thơng minh Vì việc có giàn phơi thơng minh khơng chiếm diện tích ban công nơi chật hẹp lắp đặt giàn phơi thơng minh ngồi cịn giúp ta khỏi rắc rối việc phơi quần áo giúp việc phơi quần áo dễ dàng, tiện lợi, bảo vệ quần áo khỏi tác động thời tiết mưa, độ ẩm cao giúp quàn mau khô Trên nhu cầu thị trường rộng mở chúng em bắt tay vào nghiên cứu thiết kế “Hệ thống giàn phơi thông minh” Và Đồ án này, chúng em trình bày trình nghiên cứu thiết kế, chế tạo giàn phơi thông minh Cụ thể là, chúng em việc phân tích thị trường giàn phơi thơng minh Sau đó, đề xuất ý tưởng cải tiến giàn phơi thông minh Từ ý tưởng chúng em bắt tay vào thiết kế hệ thống cuối chế tạo giàn phơi thông minh Những nội dung trình bầy cụ thể đồ án Trong trình thiết kế, chế tạo chắn chúng em khơng tránh khỏi sai sót Chúng em mong nhận đóng góp q báu thầy để hồn thiện đồ án Chúng em xin đặc biệt gửi lời cảm ơn đến giảng viên hướng dẫn cô Tăng Cẩm Nhung, người tận tâm hướng dẫn, giúp đỡ tận tình cho chúng em Chúng em xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, ngày tháng năm 2021 Sinh viên thực : Nguyễn Thị Thanh Thủy Dương Thị Thủy Ma Phúc Vỹ MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU DANH MỤC HÌNH VẼ CHƯƠNG PHÂN TÍCH VÀ YÊU CẦU HỆ THỐNG 10 1.1 Gi i thi uệvềề giàn ph i đồề thồng minh 10 1.2 Các giải pháp cồng nghệ áp dụng cho h ệ thồống 12 1.2.1 Gi iảpháp điềều khiển 12 1.2.2 Gi iảpháp công ngh ệvà truyềền thông 13 1.2.3 C ơs ởh ạtầềng 16 CHƯƠNG THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG 16 2.1 Thiềốt kềố mồ hình nguyền lý 16 2.2 Lựa chọn thiềốt bị 17 2.2.1 Lựa chọn cảm biềến 17 2.2.2 Quạt tản nhiệt 19 2.2.3 Chọn động 20 2.2.4 Mạch Hạ áp DC 21 2.2.5 Relay kềnh .22 2.2.6 ESP8266 23 2.2.7 APP điềều khiển Inventor 26 2.3 Xây dựng hệ thồống 27 2.3.1 S ơđôề tổng quan hệ thôếng 27 2.3.2 S ơđôề khôếi hệ thôếng 28 2.3.3 Xầy d ự ng l u đơề thuật tốn .28 2.4 Xây d ng ự app điềều n ể bằềng MIT app Inventor 29 2.4.1 Tạo project 29 2.4.2 Thiềết kềế giao diện .32 2.4.3 Cài đặt thư viện Firebase 32 2.4.4 L pậ trình logic cho app điềều khiển .33 2.5 Xây d ự ng database bằềng Firebase 34 2.5.1 Tạo project 34 2.5.2 Cài đặt biềến kiểu d ữ liệu 35 2.5.3 Cài đặt mã bảo mật 36 2.6 L pậ trình điềều khiển trền Arduino IDE 36 2.6.1 Tạo project 36 2.6.2 Cài đặt thư viện cho ESP8266 36 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM 39 3.1 Kềốt hoạt động tổng quan h ệ thồống 39 3.2 Chức nằng cảm biềốn 39 3.3 Chức khử khuẩn 40 3.4 Mơ hình hồn thiện 40 PHỤ LỤC 41 Code lập trình cho ESP8266 41 2.Code lập trình cho MIT app Inventor 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 DANH MỤC HÌNH VẼ HÌNH 1.1 KHUNG CẢ PHƠI QUẦN ÁO KHU CHUNG CƯ HÌNH 1.2 PHƠI QUẦN ÁO TẠM BỢ HÌNH 1.3 MƠ HÌNH GIÀN PHƠI QUAY TAY 10 HÌNH 1.4 MƠ HÌNH GIÀN PHƠI BẤM ĐIỆN 10 HÌNH 1.5 MƠ HÌNH GIÀN PHƠI ĐIỀU KHIỂN TỪ XA .10 HÌNH 1.6 VI ĐIỀU KHIỂN ESP8266 .11 HÌNH 1.7 ARDUINO IDE .12 HÌNH 1.8 TRUYỀN THƠNG THƠNG QUA KẾT NỐI WIFI 12 HÌNH 1.9 APP TRÊN HỆ ĐIỀU HÀNH ANDROID .12 HÌNH 1.10 KHỬ KHUẨN SỬ DỤNG TIA UV 13 HÌNH 1.11 CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM DHT11 13 HÌNH 1.12 TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG CHO NHỮNG SẢN PHẨM THÔNG MINH 14 HÌNH 1.13 CƠNG NGHỆ IOT (INTERNET OF THINGS) 14 HÌNH 1.14 CƠ SỞ DỮ LIỆU FIREBASE 14 HÌNH 1.15 XÂY DỰNG ỨNG DỤNG SỬ DỤNG MIT APP INVENTOR 15 HÌNH 1.16 SƠ ĐỒ TỔNG QUÁT CỦA HỆ THỐNG 15 HÌNH 2.1 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CỦA HỆ THỐNG 16 HÌNH 2.2: CẢM BIẾN DHT11 16 HÌNH 2.3 CHÂN KẾT NỐI CỦA CẢM BIẾN DHT11 17 HÌNH 2.4 SƠ ĐỒ KẾT NỐI 18 HÌNH 2.5 QUẠT HÚT TẢN NHIỆT 18 HÌNH 2.6 THƠNG SỐ KĨ THUẬT VI ĐIỀU KHIỂN ESP8266 19 HÌNH 2.7 SƠ ĐỒ CHÂN ESP8266 20 HÌNH 2.8 SƠ ĐỒ TRUYỀN THƠNG INTERNET THƠNG QUA TCP/IP 21 HÌNH 2.9 APP INVENTOR 22 HÌNH 2.10 SƠ ĐỒ TỔNG QUÁT QUAN CỦA HỆ THỐNG 22 HÌNH 2.11 SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÀN PHƠI THƠNG MINH23 HÌNH 2.12 LƯU ĐỒ THUẬT TỐN CỦA HỆ THỐNG 24 HÌNH 2.13 GIAO DIỆN WEB MIT APP INVENTOR 25 HÌNH 2.14 25 HÌNH 2.14 ĐẶT TÊN CHO PROJECT .26 HÌNH 2.15 GIAO DIỆN THIẾT KẾ APP ĐIỀU KHIỂN 26 HÌNH 2.16 THIẾT KẾ GIAO DIỆN APP 27 HÌNH 2.17 THÊM THƯ VIỆN FIREBASE 27 HÌNH 2.17 CÀI ĐẶT THƯ VIỆN FIREBASE .27 HÌNH 2.18 LẬP TRÌNH GET DATA TỪ FIREBASE 28 HÌNH 2.19 LẬP TRÌNH TƯƠNG TÁC GIAO DIỆN APP 29 HÌNH 2.20 ĐẶT TÊN CHO PROJECT .30 HÌNH 2.21 TẠO CÁC BIẾN LƯU TRỮ VÀ ĐẶT KIỂU DỮ LIỆU 30 HÌNH 2.22 LẤY MÃ BẢO MẬT TỪ FIREBASE 31 CHƯƠNG PHÂN TÍCH VÀ YÊU CẦU HỆ THỐNG 1.1 Giới thiệu giàn phơi đồ thông minh Trong bối cảnh xã hội Việt Nam ngày nay, bùng nổ dân số đời sống người dân ngày tăng lên mà diện tích đất cố định, khơng thể tăng lên theo tăng dân số Chính vậy, tịa nhà cao tầng, khu chung cư hình thành Các tịa nhà chung cư xuất ngày nhiều, giúp cho người dân có thêm nơi cư trú Nhưng từ mà kéo theo khơng vấn đề, đặc biệt sinh hoạt cá nhân Vì khơng gian sinh hoạt hộ chung cư nhiều, với gia đình Việt Nam gồm thành viên phải tận dụng khơng gian thật hiệu sinh hoạt cách tốt Những hoạt động sinh hoạt cá nhân, đặc biệt việc phơi quần áo trở thành vấn đề khó khăn nhiều hộ gia đình Họ tận dụng tốt đa khơng gian để thực việc này, xem khơng hiệu Ta thấy cảnh người dân khu chung cư phơi quần áo thể Hình 1.1 Khơng gian sinh hoạt bị chiếm lớn cho việc phơi quần áo, tạo khung cảnh xấu cho khu đô thị Chưa kể nhiều hộ gia đình cịn khơng có nơi để phơi quần áo, họ phải phơi chỗ tạm bợ (Hình 1.2), nơi gió ánh sáng, điều làm cho quần áo trở nên ẩm mốc gây khó chịu cho người mặc Hình 1.1 Khung phơi quần áo khu chung cư Hình 1.2 Phơi quần áo tạm bợ Trước vấn đề cấp thiết với tiềm lớn nhu cầu thị trường, sản phẩm giàn phơi quần áo đời để phục vụ cho nhu cầu sống Với sống ngày đại, đời sống người ngày nâng lên mà sản phẩm giời phơi ngày cải tiến 10 2.6.2 Cài đặt thư viện cho ESP8266 Thư viện board ESP8266 Hình 2.25 Cài đặt board ESP8266 Cài đặt thư viện cho cảm biến DHT11 Hình 2.26 Khai báo thư viện khởi tạo liệu 39 Hình 2.27 Đọc liệu cảm biến Cài đặt thư viện sử dụng Firebase Hình 2.28 Khai báo thư viện link frebase Hình 2.29 Lấy liệu từ frebase Hình 2.30 Gửi liệu từ ESP8266 đến frebase 40 Hình 2.31 Đồng liệu với frebase CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM 3.1 Kết hoạt động tổng quan hệ thống Hệ thống hoạt động mô tả, trình kết nối truyền nhận liệu 3.2 Chức cảm biến Hệ thống sử dụng cảm biến đo thơng số nhiệt độ, độ ẩm ngồi hệ thống Hình 3.1 Cảm biến đo thơng số ngồi trời 41 Hình 3.2 Cảm biến đo thơng số hệ thống 3.3 Chức khử khuẩn Sử dụng đèn phát tia UV để khử khuẩn với hệ thống nhỏ, dạng mơ hình nhóm sử dụng led tím thay cho đèn UV Hình 3.3 Led giả lập đèn UV 42 3.4 Mơ hình hồn thiện Hình 3.4 Mơ hình hồn thiện PHỤ LỤC Code lập trình cho ESP8266 #include #include "FirebaseESP8266.h" #include "DHT.h" #define DHTPIN1 D5 43 #define DHTPIN2 D6 #define DHTTYPE DHT11 #define DHTTYPE1 DHT11 int uv = D1; int quat = D2; int motor = D3; #define WIFI_SSID "DO AN NHUNG" #define WIFI_PASSWORD "123456789" #define FIREBASE_HOST "https://he-thong-phoi-tu-dong-defaultrtdb.firebaseio.com/" #define FIREBASE_AUTH "x94klH0vAzcZw7BaLXHskn9B1fyol3BsxGBPuDLE" DHT dht1(DHTPIN1, DHTTYPE); DHT dht2(DHTPIN2, DHTTYPE1); int che_do, tg_say, khu_uv, dieu_khien; float hIn, hOut, tIn, tOut; float t1, t2; byte hoan_thanh, settime; void setup (){ Serial.begin(9600); delay(1000); pinMode(D4,OUTPUT); 44 pinMode(uv,OUTPUT); pinMode(quat,OUTPUT); pinMode(motor,OUTPUT); WiFi.begin (WIFI_SSID, WIFI_PASSWORD); Serial.print("dang ket noi"); while (WiFi.status() != WL_CONNECTED){ Serial.print("."); delay(500); } Serial.println(""); Serial.println("da ket noi wifi"); Serial.println(WiFi.localIP()); Firebase.begin(FIREBASE_HOST,FIREBASE_AUTH); Firebase.reconnectWiFi(true); } dht1.begin(); dht2.begin(); } void loop (){ readsensor(); syncdata(); if (dieu_khien == 1){ 45 if(che_do == 1){ say_tu_dong(); } else if(che_do == 0){ say_theo_tg(); } } else{ digitalWrite(quat,0); digitalWrite(motor,0); digitalWrite(uv,0); hoan_thanh = 0; } } void syncdata(){ che_do = get("chedo"); khu_uv = get("uv"); tg_say = get("time")*60; dieu_khien = get("hand"); if((millis()/1000)%3 == 0){ sendata(hIn,"humiIn"); sendata(hOut,"humiOut"); 46 sendata(tIn,"temIn"); sendata(tOut,"temOut"); } if(digitalRead(uv) == 1){sendata(1,"lampuv");} else{sendata(0,"lampuv");} if(digitalRead(quat) == 1) {sendata(1,"quat");}else{sendata(0,"quat");} if(digitalRead(motor) == 1) {sendata(1,"motor");}else{sendata(0,"motor");} } int get(String data){ String readData; int convert; if(Firebase.getString(firebaseData,data))readData = firebaseData.stringData(); readData.remove(0,1); convert = readData.toInt(); return convert; } void sendata(float dt, String tag){ Firebase.setFloat (firebaseData, tag, dt); } void sendString(String dt, String tag){ Firebase.setString (firebaseData, tag, dt); 47 } void readsensor(){ hIn = dht1.readHumidity(); tIn = dht1.readTemperature(); hOut = dht2.readHumidity(); tOut = dht2.readTemperature(); } void say_tu_dong(){ if(khu_uv == 1){ digitalWrite(uv, 1); } else { digitalWrite(uv, 0); } t2 = millis()/1000; if(hoan_thanh == 0){ t1 = millis()/1000; hoan_thanh = 1; } if( (t2 - t1) > 30){ if(hIn > (hOut - 5)){ digitalWrite(quat, 1); digitalWrite(motor, 1); 48 } if(hIn (t2 - t1)){ 49 digitalWrite(quat,1); digitalWrite(motor,1); if(khu_uv == 1){ digitalWrite(uv,1); } else{ digitalWrite(uv,0); } } else{ digitalWrite(quat, 0); digitalWrite(motor, 0); digitalWrite(uv, 0); hoan_thanh = 0; sendString("0", "hand"); } } 50 2.Code lập trình cho MIT app Inventor 51 Code lập trình cho app điều khiển 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO [2] B Heimann, W Gerth, K Popp (2008), Cơ điện tử, Nxb Khoa học Kỹ Thuật, Hà Nội [3] Robert H.Bishop, Mechatronics an introduction Taylor & Francis Group, LLC 2006 [4] TS Trương Hữu Chí; TS Võ Thị Ry, Cơ điện tử: Hệ thống chế tạo máy, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2005 [5] TS Trương Hữu Chí; TS Võ Thị Ry, Cơ điện tử: Các thành phần bản, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2005 [6] Tống Văn On, Thiết kế hệ thống với họ 8051, Nhà xuất Phương Đông, 2005 [7] Ngô Diên Tập, Vi xử lý đo lường điều khiển, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, 2009 [8] Phạm Văn Tuân, Hán Trọng Thanh, Đỗ Quang Ngọc, Kỹ thuật đo lường tự động điều khiển, Nhà xuất Bách Khoa Hà Nội,2008 [9] Trần Văn Thịnh, Tính tốn thiết kế thiết bị điều khiển, Nhà xuất GD Việt Nam, 2009 [10] Lê Văn Doanh; Phạm Thượng Hàn; Nguyễn Văn Hòa; Võ Thạch Sơn; Đoàn Văn Tân, Các cảm biến kĩ thuật đo lường điều khiển, NXB Khoa học kỹ thuật, 2007 [11] Dương Minh Trí, Cảm biến ứng dụng, NXB Khoa học kỹ thuật, 2001 53