Thiết kế và thi công mô hình điều khiển thiết bị điện trong nhà và cảnh báo chống trộm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP T T T NG Đ ỆN TR NG N T Ngành: N Đ NT N T Đ ỆN T Giảng viên hướng dẫn Th ỐNG TR TR h ng NT NG i h nh Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Tr n Tr c Lu n 1711010070 17DDTA1 Nguyễn Ho ng Đ ng T m 1711010012 17DDTA1 TP Hồ Chí Minh, tháng 9, n m 2021 T BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP T T T NG Đ ỆN TR NG N Ngành: T N Đ NT N T Đ ỆN T ỐNG TR TR NT TP Hồ Chí Minh, tháng 9, n m 2021 NG T VIỆN K THU T HUTECH PHI Đ T ĐĂNG Ý ĐỒ ÁN/KHÓA LU N TỐT NGHIỆP Hệ: CQ (CQ, LT, B2, VLVH) Họ tên sinh viên/ nhóm sinh viên đăng ký đề tài (sĩ số nhóm ): (1) TR N TR C LU N MSSV:1711010070 Điện thoại: 0943504442 Email: trucluan0323@gmail.com (2) NGUYỄN HOÀNG Đ NG T M MSSV:1711010012 Điện thoại: 0903594650 Email: nguyentam.310199@gmail.com Ngành : K THU T ĐIỆN T Chuyên ngành : ĐIỆN T Lớp:17DDTA1 Lớp:17DDTA1 TRUYỀN TH NG TRUYỀN THÔNG Tên đề tài đăng ký : THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG NHÀ VÀ CẢNH BÁO CHỐNG TRỘM Sinh viên hiểu rõ yêu c u đề tài cam kết thực đề tài theo tiến độ v ho n th nh đ ng thời hạn TP HCM, ngày 16 tháng 04 năm 2021 Giảng viên hướng dẫn inh viên đăng ký (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) Tr n Tr c Lu n Phạm H ng Kim Khánh Nguyễn Ho ng Đ ng T m ỆN T T T MÃ ĐỀ TÀI: 92 PHI U GIAO NHIỆM VỤ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Mỗi sinh viên phiếu, GVHD ghi rõ tên đề tài nhiệm vụ sinh viên GVHD chuyển cho SV để nộp VP Viện.) Sinh viên thực đề tài Họ tên : TR N TRÚC LUÂN MSSV : 1711010070 Lớp :17DDTA1 Điện thoại : 0943504442 Email : trucluan0323@gmail.com Ngành : K THU T ĐIỆN T TRUYỀN THÔNG Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG NHÀ VÀ CẢNH BÁO CHỐNG TRỘM Nhiệm vụ thực đề tài: - Nghiên cứu tài liệu ESP8266 Node MCU Arduino Nano V3, giao tiếp không dây mạng Internet - Nghiên cứu hệ thống điều khiển thiết bị điện cảnh báo chống trộm - Tính tốn thiết kế mạch ph n cứng cho thiết bị - Thử nghiệm hiệu chỉnh ph n cứng - Thử nghiệm ch - Viết báo cáo ng tr nh hệ thống đ ợc tối u TP HCM, ngày 18 tháng năm 2021 Sinh viên thực Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) Tr n Trúc Luân Phạm Hùng Kim Khánh ỆN T T T MÃ ĐỀ TÀI: 92 PHI U GIAO NHIỆM VỤ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Mỗi sinh viên phiếu, GVHD ghi rõ tên đề tài nhiệm vụ sinh viên GVHD chuyển cho SV để nộp VP Viện.) Sinh viên thực đề tài Họ tên: NGUYỄN HOÀNG Đ NG T M MSSV: 1711010012 Lớp :17DDTA1 Điện thoại: 0903594650 Ngành : K THU T ĐIỆN T Email : nguyentam.310199@gmail.com TRUYỀN THÔNG Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG NHÀ VÀ CẢNH BÁO CHỐNG TRỘM Nhiệm vụ thực đề tài: - Nghiên cứu tài liệu ESP8266 Node MCU Arduino Nano V3, giao tiếp không dây mạng Internet - Nghiên cứu hệ thống điều khiển thiết bị điện cảnh báo chống trộm - Thiết kế tính tốn thiết kế mạch ph n cứng cho thiết bị - Thi cơng mơ hình - Thử nghiệm,chỉnh sửa hệ thống ch - Viết báo cáo ng tr nh để hệ thống đ ợc tối u TP HCM, ngày 18 tháng 05 năm 2021 Sinh viên thực Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) Nguyễn Ho ng Đ ng T m Phạm H ng Kim Khánh LỜ A Đ AN Ch ng xin cam đoan với lãnh đạo nh tr ờng Đại Học Cơng Nghệ Th nh Phố Hồ Chí Minh (HUTECH), quý th y cô v bạn sinh viên c ng khóa 2017 nội dung đề t i nghiên cứu l m đồ án tốt nghiệp ch ng tơi xác từ cơng sức ch ng d y công học hỏi, nghiên cứu v tham vấn d ới h ớng dẫn th y giảng viên ThS Phạm H ng Kim Khánh, trao dồi kiến thức c ng bạn th nh viên lớp 17DDTA1 v nguồn thông tin rộng lớn nh sách, báo, t i liệu internet (google.com),(youtube.com), Khi ch ng sử dụng lại nguồn thông tin ghi rõ r ng minh bạch nguồn gốc, tên tác giả Quan trọng l ch ng không chép t i liệu n o đ ợc viết báo cáo để tr nh b y báo cáo đồ án tốt nghiệp n y Cả nhóm hai th nh viên ch ng tơi xin chịu ho n to n trách nhiệm nh có điều g xảy với điều vừa nêu TP HCM, ngày 30 tháng 08 năm 2021 Sinh viên thực (Ký ghi rõ họ tên) Tr n Tr c Lu n Nguyễn Ho ng Đ ng T m i ƠN LỜI C Ch ng xin gửi lời cảm n ch n th nh đến th y giảng viên ThS.Phạm H ng Kim Khánh Trong suốt tr nh thực đề t i đồ án tốt nghiệp, th y l ng ời chèo lái, đồng h nh v h ớng dẫn ch ng với dẫn tận t m, dạy bảo tận t nh, góp ý nhận xét với kinh nghiệm quý báu đ ợc th y truyền đạt lại tạo điều kiện thuận lợi để ch ng ho n th nh tốt đề t i đồ án tốt nghiệp Ch ng xin cảm n đến quý th y, cô Viện Kỹ Thuật Hutech giảng dạy cho ch ng kiến thức tảng c n để ch ng tơi có tiền đề thực đề t i đồ án tốt nghiệp cách tự tin v vững v ng Cảm n ng ời cha, ng ời mẹ tạo điều kiện tốt cho cá nh n v bạn, cảm n ng ời bạn lớp 17DDTA1 đồng h nh c ng ch ng tôi, tạo nên nguồn động lực mạnh mẽ để ch ng ho n th nh đồ án tốt nghiệp n y Xin ch n th nh cảm n TP HCM, ngày 30 tháng 08 năm 2021 Sinh viên thực (Ký ghi rõ họ tên) Tr n Trúc Luân Nguyễn Ho ng Đ ng T m ii Ụ Ụ Phiếu đ ng ký đề t i đồ án khóa luận tốt nghiệp Phiếu giao nhiệm vụ thực đồ án tốt nghiệp Trang LỜI MỞ Đ U .1 Tính cấp thiết đề t i T nh h nh nghiên cứu Mục đích nghiên cứu .2 Nhiệm vụ nghiên cứu Ph Các kết đạt đ ợc đề t i .3 Kết cấu đồ án KLTN .3 ng pháp nghiên cứu .2 CHƯƠNG GIỚI THIỆU 1.1 Giới thiệu điều khiển thiết bị điện từ xa .4 1.2 Internet of Things 1.2.1 Giới thiệu chung Internet of Things 1.2.2 ng dụng IoT 1.2.3 Đ c điểm công nghệ IoT 1.3 Giới thiệu mạng WiFi 1.4 Giới thiệu Website, Webserver v PHT .6 1.4.1 Giới thiệu Website .6 1.4.2 Máy chủ Web (Webserver) .7 1.4.3 Giới thiệu PHT 1.5 Các chu n truyền liệu .7 1.5.1 Giao tiếp UART iii 1.5.2 Giao tiếp I2C 1.5.2.1 Cách thức hoạt động I2C 1.5.2.2 Các b ớc truyền liệu I2C 10 1.5.2.3 Ưu điểm 10 1.5.2.4 Nh ợc điểm 10 1.5.3 Giao thức truyền 11 1.5.3.1 Tính n ng, đ c điểm bật 11 1.5.3.2 Ưu điểm 12 1.5.3.3 Nh ợc điểm 13 1.5.3.4 ng dụng MQTT .13 CHƯƠNG TỔNG QUAN GIẢI PHÁP 15 2.1 Tổng quan điều khiển thiết bị điện nhà 15 2.1.1 ối cảnh v nhu c u sử dụng điều khiển thiết bị điện nhà 15 2.1.2 Các mô h nh điều khiển thiết bị điện đ ợc áp dụng 17 2.1.2.1 Giải pháp điều khiển thiết bị điện nh giới .17 2.1.2.2 Giải pháp điều khiển thiết bị điện nh Việt Nam 19 2.2 Lựa chọn h ớng thiết kế .20 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT 23 3.1 S đồ kết cấu điều khiển thiết bị điện nh v chức n ng 23 3.1.1 S đồ kết cấu 23 3.1.2 Chức n ng .24 3.2 S đồ nguyên lý hoạt động 25 3.2.1 Hệ thống điện tử 25 3.2.1.1 Khối cảm biến 25 iv 3.2.1.2 Khối xử lý 26 3.2.1.3 Khối chấp h nh 26 CHƯƠNG QUY TRÌNH THIẾT KẾ 27 4.1 S đồ khối v chức n ng khối 27 4.1.1 S đồ khối .27 4.1.2 Chức n ng khối 27 4.1.2.1 Khối nguồn .27 4.1.2.2 Khối xử lý 28 4.1.2.3 Khối thu phát WiFi 28 4.1.2.4 Khối nhập liệu 29 4.1.2.5 Khối cảm biến 29 4.1.2.6 Khối hiển thị 30 4.1.2.7 Khối thiết bị 31 4.1.2.8 Khối cảnh báo 31 4.1.2.9 Khối điều khiển từ xa .31 4.2 L u đồ giải thuật v giải thích l u đồ giải thuật 32 4.2.1 L u đồ giải thuật 32 4.2.2 Các l u đồ giải thuật phụ 33 4.2.3 Giải thích l u đồ giải thuật 39 4.3 S đồ nguyên lý hệ thống 41 4.4 Nguyên lý hoạt động hệ thống giám sát 42 4.4.1 Hệ thống báo cháy hoạt động dựa cảm biến DHT11 42 4.4.2 Hệ thống báo r rỉ khí gas .42 4.4.3 Hệ thống cảnh báo x m nhập 42 v //Serial.print(res1);Serial.print(" "); Serial.println(res2); } } if(res1==subcribe1&&res2==1) {mode=4;lcd.clear();} enter_password(); if (sw==10) sum=0; if (sw==12) { đ ng mật kh u if (sum==pass1) { mode=4; lcd.clear(); } else { lcd.setCursor(5,1); lcd.print("sai!! "); delay(1000); sum=0; errButton++; nhập sai l n if (errButton>3) { mode=5; lcd.clear(); } } } } } 106 while (mode==4) đ nng v n tay đ nng mật kh u { lcd.setCursor(0,0); lcd.print("Dang mo Cua "); svKhach.write(40); delay(5000); lcd.setCursor(0,1); lcd.print("Dang khoa Cua "); svKhach.write(112); delay(1000); digitalWrite(fanKhach,1); quạt ph ng khách bật digitalWrite(ledKhach,0); đèn ph ng khách bật svNgu.write(80);svBep.write(80);svGiaitri.write(80); delay(1000); mode=1; gmode=3;lcd.clear(); goto ThucHien; } while (mode==5) nhap sai -> gửi tin nh n lên web { if (errButton>3) { lcd.setCursor(0,0); lcd.print(" Sai mat khau!!!"); lcd.setCursor(0,1); lcd.print(" Canh bao ."); beep(10); Serial2.print("DT_pk_cb: Co dot nhap");delay(2000); Serial2.print("DT_pk_cb: -"); mode=2; lcd.clear(); } 107 } } /*** ***/ Thực hiện: while(gmode==3){ hiển thị LCD lcd.setCursor(0,0);lcd.print("PKhach:t=");lcd.print(readTempKhach()); lcd.write(1);lcd.print("C h=");lcd.print(readHumidKhach());lcd.print("%"); lcd.setCursor(0,1);lcd.print("PNgu: t=");lcd.print(readTempNgu()); lcd.write(1);lcd.print("C h=");lcd.print(readHumidNgu());lcd.print("% "); //lcd.print("v=");lcd.print(y2);lcd.print("% "); lcd.setCursor(0,2);lcd.print("PBep:t=");lcd.print(readTempBep()); lcd.write(1); lcd.print("C h=");lcd.print(readHumidBep());lcd.print("% "); lcd.setCursor(0,3);lcd.print("PGtri: t=");lcd.print(readTempGiaitri()); lcd.write(1);lcd.print("C h=");lcd.print(readHumidGiaitri());lcd.print("% "); hiển thị lên web sprintf(buffer_Khach,"DT_pk_ts:Ndo=%dC DoAm=%d\n", readTempKhach(), readHumidKhach()); Serial2.print(buffer_Khach); sprintf(buffer_Ngu,"DT_pn_ts: Ndo=%dC DoAm=%d v=%d\n", readTempNgu(), readHumidNgu(),y2); Serial2.print(buffer_Ngu); sprintf(buffer_Giaitri,"DT_xp_ts: Ndo=%dC DoAm=%d\n", readTempGiaitri(), readHumidGiaitri()); Serial2.print(buffer_Giaitri); 108 sprintf(buffer_Bep,"DT_pb_ts: Ndo=%dC DoAm=%d\n",readTempBep(), readHumidBep()); Serial2.print(buffer_Bep); đọc giá trị từ ESp v xử lý / nhận tín hiệu điều khiển từ web if(Serial2.available()) { String res=Serial2.readStringUntil('\n'); //Serial.println(res); int index=res.indexOf("[DT_"); if(index!=-1) { res1=res.substring(index+0,index+7); res2=res.substring(index+8).toInt(); Serial.print(res1);Serial.print(" "); Serial.println(res2); } } if(res1==subcribe1&&res2==1){ mở cửa tr ớc svKhach.write(50);delay(1000); } else if(res1==subcribe1&&res2==0){ svKhach.write(110);delay(1000); } else if(res1==subcribe2&&res2==1){ //gara svGara.write(50);delay(1000); digitalWrite(ledGara,0); k=3; } else if(res1==subcribe2&&res2==0){ 109 svGara.write(112);delay(1000); digitalWrite(ledGara,1); k=3; } else if(res1==subcribe3&&res2==1){ giải trí svGiaitri.write(0);delay(1000); digitalWrite(ledGiaitri,1); } else if(res1==subcribe3&&res2==0){ svGiaitri.write(80);delay(1000); digitalWrite(ledGiaitri,0); } else if(res1==subcribe4&&res2==1){ mở cổng svVuon.write(50);delay(1000); } else if(res1==subcribe4&&res2==0){ svVuon.write(110);delay(1000); } //PNgu else if(res1==subcribe5) goc1=res2; điều khiển servo else if(res1==subcribe6) y1=res2; điều khiển đèn if(k==1&&count==1){ svGara.write(50);delay(1000); digitalWrite(ledGara,0); k=3; } else if(k==0&&count==2){ svGara.write(112);delay(1000); 110 digitalWrite(ledGara,1); k=3; } if(readLightSense()1000) goc1=0; cảnh báo nhiệt độ ph ng t ng mức if(readTempKhach()>=35){ beep(10); Serial2.print("DT_pk_cb: Qua muc nhiet\n"); delay(1000); } if(dr(pir_Bep)==0){ beep(10); Serial2.print("DT_pb_cb: Co dot nhap\n"); delay(1000); } nhiệt độ ph ng bếp t ng mức if(readTempBep()>=35){ beep(10); Serial2.print("DT_pb_cb: Qua muc nhiet\n"); delay(1000); //Serial.print("DT_pb_cb: Qua muc nhiet\n"); } khí gas ph ng bếp t ng mức if(ar(Gas_Bep)>=700){ beep(10); Serial2.print("DT_pb_cb: Qua muc gas\n"); delay(1000); 111 } if(readTempNgu()>=35) x1=230; else x1=180; if(readTempGiaitri()>=35) x2=230; else x2=180; ph ng bếp if(dr(rain_Bep)==0) {svBep.write(0); else {svBep.write(80);} if(ar(pir_Wc)>400) { digitalWrite(ledWc,0); digitalWrite(fanWc,1); } else { digitalWrite(ledWc,1); digitalWrite(fanWc,0); } y2=map(x1,150,255,0,100); digitalWrite(buzz,0); Serial2.print("DT_pb_cb: -\n"); Serial2.print("DT_pk_cb: -\n"); svNgu.write(goc1); analogWrite(fanNgu,x1); analogWrite(ledNgu,y1); analogWrite(fanGiaitri,x2); delay(200); 112 trời có m a } } ISR (TIMER1_OVF_vect) { if(dr(button_Gara)==0){ delay(30); if(dr(button_Gara)==0) { count++; if(count==1) k=1; nhấn l n else if(count==2) k=0; nhấn l n else if(count>2) count=0; //Serial.print(count);Serial.print(" ");Serial.println(k); while(dr(button_Gara)==0); } } TCNT1 =40535; } 113 7.3 h t đ ng điề n t ên Hệ thống giám sát v điều khiển thiết bị myTable { background-color:#ffffee; border-collapse:collapse; } myTable th { background-color:#c080ff; color:white; font-size: 20px; } myTable td, myTable th { padding:15px; border:1px solid #000; text-align: center; font-size: 18px; font-weight: bold; } b{width: 80px;height: 30px;font-size: 16px;color: #FFF;backgroundcolor:#4caf50;border-radius: 10px;} t{width: 80px;height: 30px;font-size: 16px;color: #FFF;background- 114 color:#f44336;border-radius: 10px;} var max,at_OK; function makeid() { var text = ""; var possible= "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz01234567 89"; for (var i = 0; i < 5; i++) text += possible.charAt(Math.floor(Math.random() * possible.length)); return text; } // Create a client instance var client = new Paho.MQTT.Client("broker.hivemq.com", 8000, makeid()); // set callback handlers client.onConnectionLost = onConnectionLost; client.onMessageArrived = onMessageArrived; var options = { useSSL: false, 115 userName: "", password: "", onSuccess:onConnect, onFailure:doFail } console.log("Connecting to broker.hivemq.com:8000"); // connect the client client.connect(options); function doFail(e){ console.log(e); } function onConnect() kiện kết nối th nh công { console.log("Connect OK"); client.subscribe( DT_pk_ts ); đ ng kí kênh client.subscribe("DT_pk_cb"); client.subscribe("DT_ga_cb"); client.subscribe("DT_pn_ts"); client.subscribe("DT_xp_ts"); client.subscribe("DT_pb_ts"); client.subscribe("DT_pb_cb"); client.subscribe("DT_vn_cb"); } // called when the client loses its connection 116 function onConnectionLost(responseObject) { if (responseObject.errorCode !== 0) { console.log(responseObject.errorMessage); } } // called when a message arrives function onMessageArrived(message) { console.log(message.destinationName + ":" +message.payloadString); document.getElementById(message.destinationName).innerHTML= message.payloadString; } function public (topic,data) { message = new Paho.MQTT.Message(data); message.destinationName = topic; client.send(message); } HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT Ị 117 VỊ TRÍ < th> TH NG SỐ < th> CẢNH ÁO < th> THAO TÁC Phòng khách Mở< button>