1. Đặt vấn đề ....................................................................................................................... 1 2. Mục tiêu .......................................................................................................................... 1 3. Cách giải quyết ............................................................................................................... 2 3.1. Chuẩn bị các thiết bị ................................................................................................ 2 3.2. Xây dựng thiết kế phần cứng ................................................................................... 3 3.3. Sơ đồ kết nối phần cứng .......................................................................................... 5 3.4. Xây dựng thiết kế Labview lập trình ....................................................................... 6 3.5. Sơ đồ thiết kế Labview ............................................................................................ 7 3.6. Nguyên lý hoạt động của hệ thống .......................................................................... 7 4. Kết luận ........................................................................................................................... 8 5. Đề xuất .......................................................................................................................... 10 6. Tài liệu tham khảo ....................................................................................................... 10 7. Lời cảm ơn .................................................................................................................... 10
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG TIỂU LUẬN CUỐI KỲ MÔN HỌC: CÁC VẤN ĐỀ HIỆN ĐẠI CỦA KỸ THUẬT MÁY TÍNH CHỦ ĐỀ: HỆ THỐNG CỬA THƠNG MINH Lớp: ELT3241_1 Giảng viên hướng dẫn: TS Hoàng Gia Hưng PGS.TS Bùi Thanh Tùng TS Phạm Mạnh Hùng Họ tên sinh viên: Vũ Hoàng Hạnh Mã số sinh viên: 20020658 MỤC LỤC Đặt vấn đề Mục tiêu Cách giải 3.1 Chuẩn bị thiết bị 3.2 Xây dựng thiết kế phần cứng 3.3 Sơ đồ kết nối phần cứng 3.4 Xây dựng thiết kế Labview lập trình 3.5 Sơ đồ thiết kế Labview 3.6 Nguyên lý hoạt động hệ thống Kết luận Đề xuất 10 Tài liệu tham khảo 10 Lời cảm ơn 10 Đặt vấn đề Trong thời đại nay, hệ thống thông minh trở thành phần thiếu sống người Chúng không mang lại tiện lợi an tồn mà cịn đóng vai trò quan trọng việc giảm thiểu tác động tiêu cực người đến mơi trường Chính vậy, em tiến hành xây dựng giải pháp thông minh tiện lợi cho việc quản lý người vào phòng, điều khiển đèn phát báo cháy môi trường Bằng cách kết hợp công nghệ đại cảm biến hệ thống điều khiển, tạo mơi trường an tồn tiết kiệm lượng Tích hợp với hệ thống nhà thơng minh: Đề tài tích hợp với hệ thống nhà thông minh khác hệ thống an ninh, hệ thống điều khiển nhiệt độ, hệ thống âm thanh, hệ thống điều khiển thiết bị gia dụng nhiều hệ thống khác để tạo hệ thống nhà thơng minh tồn diện Khả ứng dụng rộng rãi: Hệ thống cửa thông minh, tự động mở cửa có người vào phịng khỏi phịng, tự động bật đèn có người phịng ứng dụng rộng rãi lĩnh vực hộ, văn phòng, khách sạn, bệnh viện, trường học, Mục tiêu Hệ thống cửa tự động: Tạo cửa tự động hoạt động cách tự động linh hoạt Hệ thống nhận diện đếm số người qua cửa, điều khiển cửa mở đóng dựa người vào phịng quản lý thơng tin lưu lượng người vào Hệ thống đếm người vào phòng điều khiển đèn: Sử dụng hệ thống cảm biến để đếm ghi nhận số lượng người vào phòng Thơng qua việc phân tích liệu, hệ thống tự động điều khiển đèn phòng, bật tắt đèn dựa diện người Hệ thống báo cháy: Tạo hệ thống báo cháy đáng tin cậy an toàn Hệ thống trang bị cảm biến khói, cảm biến nhiệt độ cảm biến khác để phát cố báo cháy Khi phát cố, hệ thống tự động kích hoạt hệ thống cảnh báo để thơng báo cho nhân viên quan chức liên quan Tổng thể, mục tiêu dự án tạo hệ thống tự động, thơng minh an tồn để quản lý người vào phòng, điều khiển đèn phát báo cháy môi trường Điều giúp tối ưu hóa việc sử dụng lượng nâng cao mức độ an toàn cho người sử dụng Cách giải 3.1 Chuẩn bị thiết bị Hình ảnh Tên thiết bị Số lượng Arduino Uno R3 LCD Screen 16x2 (màn hình LCD) Module LCD I2C Flame sensor LM393 (cảm biến lửa) IR sensor LM393 (cảm biến hồng ngoại) Servo SG90 (động Servo) Module Buzzer (còi) Alarm lights (đèn báo động) LED 5V (đèn LED) Breadboard Điện trở Dây dẫn Tùy chỉnh 3.2 Xây dựng thiết kế phần cứng Bước Thiết kế kiến trúc tổng quan hệ thống • • • • • • Trước tiên, ta cần xác định thành phần cần thiết Tiến hành lắp đặt cửa tự động Lắp đặt cảm biến hồng ngoại vị trí phù hợp với chức Phát triển hệ thống điều khiển đèn chiếu sáng Lắp đặt hệ thống báo cháy: gồm cảm biến lửa, còi đèn báo động Cuối cùng, thực kết nối cổng cảm biến với Arduino Bước Xây dựng xử lý cho Arduino Tín hiệu từ cảm biến Arduino tiếp nhận thông qua chân kết nối Các giá trị thực thi vi xử lý Arduino • Dựa kết xử lý tín hiệu, hệ thống đưa định hành động • Khi có thay đổi liệu nhận được, hệ thống lại tiếp tục lại cơng việc tính toán xử lý a Xây dựng hệ thống cửa tự động Thiết bị sử dụng: cảm biến hồng ngoại LM393 (IR Sensor) Động Servo SG90 • IR Sensor LM393: có khả nhận biết vật cản môi trường với cặp đèn LED thu phát hồng ngoại để truyền nhận liệu hồng ngoại VCC: nguồn 3.3V – 5.5 V OUT: chân liệu đầu GND: nối đất, cực âm • Servo SG90: Động Servo điều khiển xung PPM, với góc quay nằm khoảng 0o đến 180o Điều phù hợp với hệ thống cửa tay co Thông số hoạt động: ▪ ▪ ▪ ▪ Tốc độ hoạt động: 60o 0.1s Điện áp hoạt động: 4.8V (~5V) Nhiệt độ hoạt động: 0oC – 55oC Kết nối dây màu đỏ với 5V, dây màu nâu với GND, dây màu cam với chân phát xung vi điều khiển Ở chân xung, cấp xung từ 1ms - 2ms theo để điều khiển góc quay theo ý muốn b Hệ thống báo động xảy hỏa hoạn Thiết bị sử dụng: Cảm biến lửa LM393 (Flame Sensor), Cịi (Buzzer), Đèn báo động • Flame Sensor LM393: Mạch cảm biến lửa có chức phát lửa nguồn sáng có bước sóng từ 760nm đến 1100nm VCC: nguồn dương (3.3V – 5V) GND: nối đất, cực âm DO: ngõ tín hiệu số • Buzzer: Module còi 5V sử dụng để phát âm kích tín hiệu VCC: nguồn dương (3.3V – 5V) GND: kết nối với GND Cổng MCU IO bên ngồi I/O • Alarm lights: đèn báo động: báo động xảy hỏa hoạn c Màn hình hiển thị Thiết bị sử dụng: Màn hình LCD 16x2 Module I2C • Màn hình LCD 16x2 • Module I2C 3.3 Sơ đồ kết nối phần cứng 3.4 Xây dựng thiết kế Labview lập trình Bước Lập trình Arduino Sử dụng Arduino IDE để viết nạp code vào Arduino • Chức cửa tự động đếm số người vào phòng ▪ Kết nối cảm biến hồng ngoại, động Servo để thực đồng thời đọc giá trị cảm biến điều khiển Servo để đóng mở cửa ▪ cảm biến hồng ngoại có chức xác định xem có người vào phịng hay khỏi phịng hay khơng Nếu có người vào/ tính số người điều khiển đèn chiếu sáng • Chức báo động xảy hỏa hoạn Kết nối chân cảm biến lửa, cịi đèn báo động, đọc tín hiệu từ cảm biến điều khiển cịi, đèn • Thực nạp code cho mạch chạy mơ hình để liệu gửi từ Arduino đến máy tính thơng qua cổng Serial Bước Thiết kế giao diện Labview Trên phần mềm Labview, ta tạo sơ đồ hiển thị giao tiếp với cổng Serial • Xây dựng khối “VISA Serial” dùng để kết nối cổng Serial Arduino • Sử dụng khối “Property Node” nhận đọc ghi (dữ liệu byte) thuộc tính tham chiếu • Thiết lập khối “VISA Read” Labview để đọc liệu qua cổng “Byte A Port” • Khởi tạo hàm để xử lý tín hiệu đọc Bước Kết nối Arduino Labview Kết nối Arduino với máy tính thơng qua cổng USB Bước Chạy thử nghiệm mơ hình 3.5 Sơ đồ thiết kế Labview 3.6 Nguyên lý hoạt động hệ thống Kết luận Qua thực nghiệm, ta thấy hệ thống cửa thông minh mang lại thuận tiện tiết kiệm thời gian cho người sử dụng Người vào phòng khơng cần phải mở cửa đóng cửa tay, mà hệ thống tự động thực việc Điều giúp tạo trải nghiệm người dùng thuận tiện đại Chức đếm người vào phịng để điều khiển đèn giúp tối ưu hóa việc sử dụng lượng Hệ thống tự động bật đèn có người phịng tắt đèn khơng cịn người phịng Điều giúp giảm lãng phí lượng tiết kiệm chi phí điện Hệ thống báo cháy đảm bảo an toàn cho môi trường sử dụng Với cảm biến lửa cịi báo động cài đặt, hệ thống có khả phát cảnh báo có cố báo cháy xảy Tóm lại, hệ thống cửa thơng minh mang lại cho ta kết tích cực Hệ thống giúp tăng cường hiệu suất, tiết kiệm lượng đảm bảo an toàn cho việc sử dụng không gian Với thuận tiện tự động hóa hệ thống này, người sử dụng có trải nghiệm tốt môi trường làm việc sinh sống trở nên hiệu Mơ hình thực tế hệ thống Mơ hình hệ thống cửa Mơ hình hệ thống báo động hỏa hoạn Đề xuất Em đề xuất số giải pháp để nâng cấp Hệ thống cửa thơng minh sau: • Thêm cảm biến khói chữa cháy cho hệ thống • Thêm chức điều hịa nhiệt độ • Tích hợp hệ thống quản lý an ninh: hệ thống tích hợp giải pháp quản lý an ninh hệ thống giám sát video, hệ thống kiểm soát truy cập hệ thống báo động để tăng cường khả quản lý an ninh không gian Tài liệu tham khảo • Mơ hình đếm số người vào phòng cửa dùng cảm biến hồng ngoại | People Counter with IR Sensor – YouTube • Arduino Flame Sensor Tutorial - How Flame Sensor Works and Interfacing it with Arduino (circuitdigest.com) • https://github.com/MuballighHossain/Fire-DetectionSystem-Arduino-ProteusLabView.git • https://www.youtube.com/watch?v=HegVoYfW-HQ Lời cảm ơn Qua tiểu luận cuối kỳ, em có hội học tập thêm kiến thức vơ hữu ích mở mang, nâng cao tầm hiểu biết thân “Các vấn đề đại Kỹ thuật Máy tính” Đồng thời, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS Hoàng Gia Hưng, PGS.TS Bùi Thanh Tùng, TS Phạm Mạnh Hùng nhiệt tình hướng dẫn, giúp đỡ cho em trình hồn thành tiểu luận cuối kỳ 10