(Đồ án tốt nghiệp) thiết kế hệ thống giám sát, điều khiển thiết bị trong nhà thông qua telegram chatbot

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT MÁY TÍNH THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIÁM SÁT, ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ TRONG NHÀ THÔNG QUA TELEGRAM CHATBOT GVHD: Th.S NGUYỄN NGÔ LÂM SVTH: ĐỒN TẠ MINH TRIẾT ĐỖ CƠNG TIẾN SKL009854 Tp Hồ Chí Minh, Tháng 7/2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT MÁY TÍNH THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIÁM SÁT, ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ TRONG NHÀ THÔNG QUA TELEGRAM CHATBOT SVTH: ĐỒN TẠ MINH TRIẾT MSSV: 17119050 ĐỖ CƠNG TIẾN MSSV: 17119047 GVHD: THS NGUYỄN NGƠ LÂM TP HỒ CHÍ MINH – 07/2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT MÁY TÍNH THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIÁM SÁT, ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ TRONG NHÀ THƠNG QUA TELEGRAM CHATBOT SVTH: ĐỒN TẠ MINH TRIẾT MSSV: 17119050 ĐỖ CÔNG TIẾN MSSV: 17119047 GVHD: THS NGUYỄN NGƠ LÂM TP HỒ CHÍ MINH – 07/2022 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc *** -Tp Hồ Chí Minh, ngày 18 tháng 07 năm 2022 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHI ỆP Họ tên sinh viên: Đồn Tạ Minh Triết MSSV: 17119050 Đỗ Cơng Tiến MSSV: 17119047 Ngành: Cơng nghệ Kỹ thuật Máy tính Lớp: 17119CL2 Giảng viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Ngô Lâm ĐT: Ngày nhận đề tài: Ngày nộp đề tài: Tên đề tài: Thiết kế hệ thống giám sát, điều khiển thiết bị nhà thông qua Telegram Chatbot Các số liệu, tài liệu ban đầu: - Tìm hiểu hệ thống điều khiển thiết bị, giám sát thị trường - Tìm hiểu cảm biến thích hợp để sử dụng đề tài - Đưa phương án, giải pháp thiết kế hệ thống phù hợp, tối ưu - Xây dựng mơ hình, bố trí cảm biến hợp lý ● Nội dung thực hiện: Thiết kế thi cơng phần cứng: Lập trình module cảm biến, giao tiếp với máy tính nhúng ● Thiết kế, thi cơng khối điều khiển ● Lập trình hệ thống phần cứng ● ● Thiết kế thi công phần mềm: Thiết kế giao diện giám sát, điều khiển thiết bị Tích hợp Telegram API vào phần mềm điều khiển - Chạy thử chỉnh sửa, viết báo cáo luận văn - Báo cáo đề tài tốt nghiệp Sản phẩm: Mơ hình nhà thơng minh, module kết nối với bảng mạch in phần mềm điều khiển, giám sát TRƯỞNG NGÀNH GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN ii TÓM TẮT iii DANH MỤC HÌNH ẢNH iv DANH MỤC BẢNG vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT viii Chương TỔNG QUAN 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2 MỤC TIÊU 1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1.4 GIỚI HẠN 1.5 BỐ CỤC Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 2.2 CHUẨN GIAO TIẾP 2.3 THIẾT KẾ PHẦN MỀM 16 Chương TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ 19 3.2 YÊU CẦU VÀ SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG 19 3.3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHẦN CỨNG 21 Chương THI CÔNG HỆ THỐNG 32 4.1 GIỚI THIỆU 32 4.2 THI CÔNG HỆ THỐNG 32 4.3 ĐĨNG GĨI VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH 36 4.4 LẬP TRÌNH HỆ THỐNG 37 4.5 DỰ TỐN MƠ HÌNH HỆ THỐNG GIÁM SÁT, ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ TRONG NHÀ THÔNG QUA TELEGRAM CHATBOT 51 Chương KẾT QUẢ, NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ 53 5.1 KẾT QUẢ THI CÔNG PHẦN CỨNG 53 5.2 KẾT QUẢ HOẠT ĐỘNG 55 5.3 NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ 61 Chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 62 6.2 KẾT LUẬN 62 6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 62 PHỤ LỤC 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 LỜI CẢM ƠN Chúng xin gửi lời cảm ơn đến Thầy Nguyễn Ngô Lâm hướng dẫn giúp đỡ tận tình, tạo điều kiện, chia sẻ góp ý nhiều kinh nghiệm để chúng tơi hồn thành đề tài thật tốt Chúng tơi xin chân thành gửi lời cảm ơn thầy cô Khoa Điện-Điện Tử trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật cung cấp kiến thức chuyên môn tảng chuyên sâu cho tạo điều kiện tốt cho chúng tơi hồn thành đề tài Chúng gửi lời đồng cảm ơn đến bạn sinh viên Khoa Điện - Điện Tử trao đổi, chia sẻ kiến thức kinh nghiệm quý báu thời gian thực đề tài Cảm ơn gia đình, bạn bè, người thân động viên, ủng hộ, tạo điều kiện để thực đề tài Xin chân thành cảm ơn! Tp Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2022 Nhóm sinh viên thực Đồn Tạ Minh Triết – Đỗ Cơng Tiến i LỜI CAM ĐOAN Tên đề tài: “Thiết kế hệ thống giám sát, điều khiển thiết bị nhà thông qua Telegram Chatbot” GVHD: ThS Nguyễn Ngô Lâm Họ tên sinh viên 1: Đoàn Tạ Minh Triết MSSV: 17119050 Lớp: 17119CL2 Số điện thoại liên lạc: 096 147 52 62 Email: 17119050@student.hcmute.edu.vn Họ tên sinh viên 2: Đỗ Công Tiến MSSV: 17119047 Lớp: 17119CL2 Số điện thoại liên lạc: 039 461 21 70 Email: 17119047@student.hcmute.edu.vn “Bài luận văn tốt nghiệp thực nghiên cứu tiến hành thực Chúng xin đảm bảo cam kết với hội đồng phản biện, quý thầy cô giáo không sử dụng hay thực hành vi gian lận, chép tài liệu văn nào, công bố rộng rãi mà khơng trích dẫn nguồn khơng cho phép Nếu có vi phạm xảy trình thực đề tài này, chúng tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm” Nhóm thực đề tài Đồn Tạ Minh Triết – Đổ Cơng Tiến ii TÓM TẮT Sự đời thiết bị thơng minh đóng góp thành tựu vơ to lớn đặc biệt người sử dụng nhà thông minh Các nhà sản xuất làm thiết bị thông minh cung cấp cho hệ thống nhà thơng minh sản phẩm với nhiều tiện ích, tiện lợi nhất, đảm bảo chất lượng cho người sử dụng với mục tiêu đưa sản phẩm nhà thông minh đến gần nhất, nhanh với gia đình giúp sống ngày đại hóa, tự động hóa phổ biến Đề tài “Thiết kế hệ thống giám sát, điều khiển thiết bị nhà thơng qua Telegram Chatbot” sử dụng máy tính nhúng Orange Pi Lite để làm điều khiển trung tâm Hệ thống giám sát, điều khiển thiết bị thơng qua ứng dụng chat Telegram hay điều khiển trực tiếp hình giám sát Ngồi ta quan sát hình ảnh trực tiếp từ camera giám sát Hệ thống cảm biến mơ hình gồm cảm biến khói để phát khí gas, khói, cảnh báo có hỏa hoạn xảy ra; cảm biến nhiệt độ, độ ẩm cho phịng; bên ngồi có cảm biến nhiệt độ cảm biến ánh sáng Cửa nhà lắp đặt thêm công tắt chốt cửa để điều khiển mở cửa từ xa; nhà cửa trước lắp đặt camera để giám sát trực tiếp iii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình Máy tính nhúng Orange Pi Lite ký hiệu Hình 2 Kit thu phát WiFi ESP8266 NodeMCU ký hiệu Hình Module đọc thẻ RFID MFRC522 ký hiệu Hình Module cảm biến chất lượng khơng khí MQ-135 ký hiệu Hình Module cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11 ký hiệu .5 Hình Cảm biến cường độ sáng BH1750 ký hiệu Hình Module relay có opto cách ly ký hiệu Hình Động servo MG996R ký hiệu Hình IC 74HC595 ký hiệu Hình 10 Module hạ áp XL4015 ký hiệu Hình 11 Module hạ áp AMS1117 ký hiệu Hình 12 Tổng quan bus I2C Hình 13 Khung liệu truyền I2C Hình 14 Master gửi điều kiện khởi động đến slave I2C 10 Hình 15 Master gửi cho slave địa muốn giao tiếp I2C 10 Hình 16 Master gửi nhận khung liệu I2C 11 Hình 17 Slave gửi bit ACK cho master nhận khung thành công I2C 11 Hình 18 Master gửi điều kiện dừng đến slave I2C 11 Hình 19 Sơ đồ khối SPI 12 Hình 20 SPI chế độ nhiều slave song song 13 Hình 21 SPI chế độ nhiều slave nối tiếp 13 Hình 22 Sơ đồ khối OneWire 14 Hình 23 Biểu đồ dạng sóng truyền theo thời gian OneWire .14 Hình Sơ đồ khối hệ thống đóng/mở cửa 19 Hình Sơ đồ khối hệ thống 20 Hình 3 Khối xử lý trung tâm Hệ thống đóng/mở cửa 21 Hình Khối tín hiệu vào Hệ thống đóng/mở cửa .22 Hình Khối chấp hành Hệ thống đóng/mở cửa 23 Hình Khối nguồn Hệ thống đóng/mở cửa 23 iv