(Đồ án hcmute) thi công hệ thống điều khiển, giám sát thiết bị trong nhà sử dụng công nghệ lora

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT ÐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG ÐIỀU KHIỂN, GIÁM SÁT CÁC THIẾT BỊ TRONG NHÀ SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ LORA GVHD: TRẦN THU HÀ SVTH : LÊ ÐẠI MINH MSSV: 14141193 SVTH : TRƯƠNG ÐỨC HOÀNG LONG MSSV: 14141175 SKL 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 12/2018 an TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH o0o Tp HCM, ngày 20 tháng 12 năm 2018 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Lê Đại Minh MSSV: 14141193 Trương Đức Hoàng Long MSSV: 14141175 Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử - Truyền thơng Mã ngành: Hệ đào tạo: Đại học quy Mã hệ: Khóa: 2014 41 I TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN, GIÁM SÁT CÁC THIẾT BỊ TRONG NHÀ SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ LORA II NHIỆM VỤ Các số liệu ban đầu:  Module NodeMCU Esp8266  Module Lora SX1278 AS32-TTL-100  Arduino Uno Nội dung thực hiện:  Thiết kế giao diện để điều khiển giám sát: Websever, WPF, Android  Viết chương trình giao tiếp module để điều khiển thiết bị điện  Thi cơng mơ hình  Viết báo cáo III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 10/09/2018 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 31/12/2018 V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS Trần Thu Hà CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH i an TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH o0o -Tp HCM, ngày 20 tháng 12 năm 2018 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Lê Đại Minh Lớp: 14141DT3B MSSV: 14141193 Họ tên sinh viên 2: Trương Đức Hoàng Long Lớp: 14141DT3A Tên đề tài: MSSV: 14141175 THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN, GIÁM SÁT CÁC THIẾT BỊ TRONG NHÀ SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ LORA Tuần/ngày Nội dung Tuần 10/9 – 16/9 Gặp giảng viên hướng dẫn trao đổi đề tài đồ án tốt nghiệp Tuần 17/9 – 23/9 Viết đề cương lịch trình thực đồ án tốt nghiệp Tuần 24/9 – 30/9 Tuần 7/10 – 13/10 Tuần 14/10 – 20/10 Tuần 21/10 – 27/10 Tìm hiểu đề tài lựa chọn thiết bị Viết chương trình, kiểm tra chức module NodeMCU Esp8266 Tuần 28/10 – 5/11 Viết chương trình, kiểm tra chức module Lora Sx1278 Tuần 6/11 – 12/11 Viết chương trình, kiểm tra chức điều khiển trang Web, WPF, Android Tuần 13/11 – 19/11 Tuần 10 20/11 – 26/11 Tuần 11 27/11 – 3/12 Xác nhận GVHD Tìm hiểu nguyên lý hoạt động đề tài Thiết kế sơ đồ khối, sơ đồ ngun lý Thi cơng phần cứng, lắp ráp mơ hình Thi cơng phần cứng, lắp ráp mơ hình Hồn thiện mơ hình, đóng gói hệ thống chạy thử nghiệm ii an Tuần 12 4/12 – 10/12 Tuần 13-16 11/12 – 31/12 Hồn thiện mơ hình, đóng gói hệ thống chạy thử nghiệm Chạy thử nghiệm cân chỉnh toàn hệ thống Đánh giá kết đạt được, viết báo cáo GV HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) iii an LỜI CAM ĐOAN Đề tài nhóm em tự thực dựa vào số tài liệu trước khơng chép từ tài liệu hay cơng trình có trước Người thực đề tài Lê Đại Minh – Trương Đức Hoàng Long iv an LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đề tài nghiên cứu này, lời cho phép chúng em gửi lời cảm ơn chân thành đến tồn thể q thầy Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM nói chung thầy Khoa Điện – Điện Tử nói riêng, người tận tình dạy dỗ, trang bị cho kiến thức tảng kiến thức chuyên ngành quan trọng, giúp nhóm chúng em có sở lý thuyết vững vàng tạo điều kiện giúp đỡ tốt cho chúng em trình học tập nghiên cứu Đặc biệt, chúng em xin chân thành cảm ơn cô Trần Thu Hà tận tình giúp đỡ, đưa định hướng nghiên cứu hướng giải số vấn đề để chúng em thực tốt đề tài Trong thời gian làm việc với cô, chúng em không ngừng tiếp thu thêm nhiều kiến thức dạy từ cô, thể thái độ nghiên cứu nghiêm túc, hiệu điều cần thiết trình học tập làm việc sau chúng em Mặc dù cố gắng hết sức, song điều kiện thời gian kinh nghiệm thực tế nhóm nghiên cứu cịn ít, đề tài khơng thể tránh khỏi thiếu sót Vì vậy, chúng tơi mong nhận đóng góp ý kiến q thầy, giáo Xin chân thành cảm ơn! Người thực đề tài Lê Đại Minh – Trương Đức Hoàng Long v an MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ii LỜI CAM ĐOAN iv LỜI CẢM ƠN v MỤC LỤC vi LIỆT KÊ HÌNH ẢNH .x LIỆT KÊ BẢNG xiv TÓM TẮT xv Chương GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2 MỤC TIÊU .2 1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1.4 GIỚI HẠN 1.5 BỐ CỤC CHƯƠNG NỘI DUNG CHÍNH 2.1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ ĐÃ KHẢO SÁT .4 2.2 LÝ THUYẾT LIÊN QUAN 2.2.1 Module RF thu phát Wifi ESP8266 NodeMCU 2.2.2 Giới thiệu Arduino Uno R3 .9 2.2.3 Công nghệ truyền thông không dây .11 2.2.4 Tổng quan công nghệ truyền thông Lora 13 a Giới thiệu công nghệ truyền thông Lora 13 b Giới thiệu module RF LoRa 14 c Chế độ hoạt động module LoRa 15 d Giới thiệu chân AUX .17 e Cấu hình thơng số cho module RF Lora .18 f Chế độ truyền module RF LoRa 19 g Giới thiệu IC SX1278 dùng module LoRa .21 2.2.5 Chuẩn truyền thông UART 22 2.2.6 Tổng quan giao thức MQTT .23 2.2.7 Cảm biến DHT11 phương pháp đo nhiệt độ 24 vi an a Giới thiệu cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11 24 b Đo nhiệt độ nhiệt điện trở 25 c Đo nhiệt độ cặp nhiệt ngẫu 25 d IC cảm biến nhiệt độ 26 e Đo nhiệt độ phương pháp không tiếp xúc .26 2.2.8 Cảm biến DHT11 phương pháp đo độ ẩm 26 a Giới thiệu cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11 26 b Đo độ ẩm dựa điện trở 26 c Đo độ ẩm dựa điện dung 26 d Đo độ ẩm dựa độ dẫn nhiệt .26 2.2.9 Cảm biến MQ-2 phương pháp đo khí gas 26 a Giới thiệu cảm biến khí gas MQ-2 26 b Đo nồng độ khí gas tia hồng ngoại 28 c Đo nồng độ khí gas cảm biến điện hóa học rắn 28 2.2.10 Module cảm biến chuyển động PIR HC-SR501 28 2.2.11 LCD hiển thị 29 2.2.12 Module Relay kênh 31 2.2.13 Module buzzer 32 2.2.14 Động DC 32 2.2.15 Giới thiệu Web sever, ngơn ngữ lập trình HTML PHP 32 a Khái niệm Web sever 32 b Nguyên lí hoạt động Web sever .33 c Khái niệm ngôn ngữ lập trình HTML 33 d Ngơn ngữ lập trình PHP 33 2.2.16 Hệ quản trị sở liệu MySQL 35 Chương TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ 36 3.1 MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN, GIÁM SÁT CÁC THIẾT BỊ TRONG NHÀ SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ LORA 36 3.1.1 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển, giám sát thiết bị nhà sử dụng công nghệ Lora 36 3.1.2 Tính toán thiết kế mạch – Trung tâm xử lý 38 a Khối RF – chuyển tiếp liệu 38 b Khối trung tâm xử lý .39 vii an c Khối hiển thị 41 d Khối điều khiển hiển thị qua internet 41 3.1.3 Tính tốn thiết kế mạch – Trạm xử lý 42 a Khối RF – chuyển tiếp liệu 42 b Khối trạm xử lý .42 c Khối cảm biến 43 d Khối hiển thị 43 e Khối relay điều khiển thiết bị 44 f Khối buzzer báo động 45 g Khối nút nhấn 45 h Khối nguồn 45 3.2 SƠ ĐỒ NGUN LÍ TỒN BỘ HỆ THỐNG .46 Chương THI CÔNG HỆ THỐNG .50 4.1 GIỚI THIỆU 50 4.2 THI CÔNG HỆ THỐNG 50 4.2.1 Bộ trung tâm xử lý 50 4.2.2 Bộ trạm xử lý 50 4.3 ĐÓNG GÓI VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH 51 4.4 LẬP TRÌNH HỆ THỐNG 53 4.4.1 Lưu đồ giải thuật 53 a Lưu đồ giải thuật cho trung tâm xử lý 53 b Lưu đồ giải thuật cho trạm xử lý .55 4.4.2 Thiết kế giao diện Web 57 4.4.3 Thiết kế giao diện app Android 61 4.4.4 Thiết kế giao diện WPF 62 4.4.5 Mơ hình hệ thống .63 4.5 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 64 4.5.1 Web sever 64 a Giám sát 64 b Điều khiển .64 c Giám sát an ninh, cháy nổ .68 4.5.2 Điều khiển, giám sát WPF 70 a Giám sát 70 viii an b Điều khiển .71 c Giám sát an ninh, cháy nổ .71 4.5.3 Điều khiển Android 73 4.5.4 Hiển thị hình LCD 74 Chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 77 5.1 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC CỦA ĐỀ TÀI 77 5.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT 80 PHỤ LỤC 81 ix an PHỤ LỤC {console.log("Đã kết nối!");} }); }); } else if (topic == 'room/humidity') { $('#msg1').text(payload); $(document).ready(function() { var doam1= payload;//$('.msg').val(); $.ajax({ url:'savedoam.php', method:'get', data:{doam:doam1}, success:function(data) {console.log("Đã kết nối!");} }); }); } else if (topic == 'room/baotrom'){ $('#msg2').text(payload); $(document).ready(function() { var baotrom1= payload;//$('.msg').val(); $.ajax({ url:'savebaotrom.php', method:'get', data:{baotrom:baotrom1}, success:function(data) {console.log("Đã kết nối!");} }); }); }else if (topic == 'room/baochay'){ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH an 117 PHỤ LỤC $('#msg3').text(payload); $(document).ready(function() { var baochay1= payload;//$('.msg').val(); $.ajax({ url:'savebaochay.php', method:'get', data:{baochay:baochay1}, success:function(data) {console.log("Đã kết nối!");} }); }); } } function publish(topic,msg) { message = new Paho.MQTT.Message(msg); message.destinationName = topic; client.send(message); } function disconnect() { client.disconnect(); alert("DisConnected"); } BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH an 118 PHỤ LỤC  Chương trình kết nối tới sở liệu sql BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH an 130 S an K L 0