Thiết kế và thi công hệ thống giám sát phân xưởng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT PHÂN XƯỞNG GVHD: Th.S NGUYỄN NGÔ LÂM SVTH : NGUYỄN HỒNG KHANG NGUYỄN HỒNG NAM SKL011455 Tp Hồ Chí Minh, tháng 7/2023 BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT PHÂN XƯỞNG GVHD: ThS Nguyễn Ngô Lâm SVTH: Nguyễn Hoàng Khang MSSV: 19161246 SVTH: Nguyễn Hoàng Nam MSSV: 19161262 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2023 TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC o0o -Tp HCM, ngày 30 tháng 06 năm 2023 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Chuyên ngành: Hệ đào tạo: Khóa: Nguyễn Hồng Khang Nguyễn Hồng Nam Điện tử cơng nghiệp Đại học quy 2019 MSSV: 19161246 MSSV: 19161262 Mã ngành: 161 Mã hệ: Lớp: 19161DTCN I TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT PHÂN XƯỞNG II NHIỆM VỤ Các số liệu ban đầu: • Khảo sát, tìm hiểu hệ thống giám sát có mặt thị trường • Nghiên cứu, tìm hiểu module cảm biến phù hợp cho hệ thống • Đưa phương án thiết kế phù hợp, tối ưu cho hệ thống • Bố trí module cảm biến, thiết kế mơ hình Nội dung thực hiện: • Tính tốn, chọn lựa linh kiện thiết kế hệ thống • Vẽ sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lý phần mềm Altium Designer • Lập trình cho hệ thống, thiết kế website • Kiểm tra, chạy thử hệ thống • Thi cơng mơ hình hệ thống • Chỉnh sửa, kiểm tra lỗi • Viết báo cáo • Bảo vệ đồ án III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 20/02/2023 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30/06/2023 V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: ThS Nguyễn Ngô Lâm CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH i TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP – Y SINH CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC o0o -Tp HCM, ngày 30 tháng 06 năm 2023 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Nguyễn Hoàng Khang Lớp: 19161DTCNB MSSV: 19161246 Họ tên sinh viên 2: Nguyễn Hoàng Nam Lớp: 19161DTCNB MSSV: 19161262 Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT PHÂN XƯỞNG Tuần/ngày Tuần (20/02 – 26/02) Tuần (27/02 – 05/03) Tuần (06/03 – 12/03) Tuần (13/03 – 19/03) Tuần (20/03 – 26/03) Tuần (27/03 – 02/04) Tuần (03/04 – 09/04) Tuần (10/04 – 16/04) Tuần (17/04 – 23/04) Nội dung Xác nhận GVHD Báo cáo GVHD Nhận đề tài Báo cáo GVHD Tìm hiểu đề tài phương pháp thực Báo cáo GVHD Tìm hiểu lý thuyết linh kiện cần dùng Báo cáo GVHD Vẽ sơ đồ khối Báo cáo GVHD Vẽ sơ đồ nguyên lý Báo cáo GVHD Làm mạch nguyên lý Báo cáo GVHD Lập trình cho Arduino Báo cáo GVHD Viết chương trình cho Node MCU Báo cáo GVHD Tìm hiểu ngơn ngữ lập trình Web, thiết kế Web ii Tuần 10 (24/04 – 30/04) Tuần 11 (01/05 – 07/05) Tuần 12 (08/05 – 14/05) Tuần 13 (15/05 – 21/05) Tuần 14 (22/05 – 28/05) Tuần 15 (29/05 – 04/06) Tuần 16 (05/06 – 11/06) Báo cáo GVHD Kết nối module, kiểm tra, chạy thử xưởng Báo cáo GVHD Kết nối module, kiểm tra, chạy thử xưởng Báo cáo GVHD Thi cơng mơ hình Báo cáo GVHD Kết nối kiểm tra hoạt động toàn hệ thống Báo cáo GVHD Chỉnh sửa mạch ngun lý, mơ hình Báo cáo GVHD Viết báo cáo Báo cáo GVHD Chỉnh sửa báo cáo GV HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) iii LỜI CAM ĐOAN Đây đề tài nhóm tự thực dựa vào số tài liệu có trước hướng dẫn ThS Nguyễn Ngơ Lâm Các tư liệu đề tài nhóm thu thập khơng có chép từ tài liệu hay đề tài có trước Người thực đề tài Nguyễn Hoàng Khang Nguyễn Hoàng Nam iv LỜI CẢM ƠN Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành, sâu sắc đến Thầy/Cô khoa Điện – Điện Tử, trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh giảng dạy cho chúng em kiến thức quý giá, chuyên môn Đây tảng để chúng em hồn thành đề tài Đặc biệt, chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Nguyễn Ngô Lâm tận tình, ân cần hướng dẫn, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em suốt trình thực đồ án tốt nghiệp Chúng em xin cảm ơn bạn lớp 19161DTCN đóng góp ý kiến, trao đổi kiến thức, kinh nghiệm để hoàn thiện đề tài Do kiến thức hạn hẹp nên chắn khơng thể tránh thiếu sót, mong Thầy/Cơ thơng cảm Chúng em hi vọng nhận ý kiến nhận xét quý báu Thầy/Cô Nhóm xin chân thành cảm ơn! Người thực đề tài Nguyễn Hoàng Khang Nguyễn Hoàng Nam v 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 DANH MỤC HÌNH ẢNH ix DANH MỤC BẢNG xii TÓM TẮT xiii CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2 MỤC TIÊU 1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1.4 PHẠM VI ĐỀ TÀI 1.5 BỐ CỤC CHƯƠNG 2.CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 TỔNG QUAN VỀ IoT[10] 2.2 CÁC CÔNG NGHỆ TRUYỀN KHÔNG DÂY 2.2.1 Tổng quan Wifi[11] 2.2.2 Tổng quan công nghệ LoRa[17] 2.3 CÁC CHUẨN GIAO TIẾP 2.3.1 CHUẨN GIAO TIẾP UART[12] 2.3.2 CHUẨN GIAO TIẾP ONE-WIRE[13] 2.4 TỔNG QUAN WEBSITE[18] 2.4.1 Giới thiệu Website 2.4.2 Ngôn ngữ HTML[16] 2.4.3 Ngôn ngữ CSS[16] 10 2.4.4 Ngôn ngữ PHP[15] 12 2.4.5 MySQL[19] 12 2.4.6 000webhost[14] 14 vi 2.5 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG 14 2.5.1 Board xử lý trung tâm 14 2.5.2 ESP 8266 NodeMCU[8] 17 2.5.3 Mạch thu phát Wifi BLE ESP32 – CAM Ai – Thinker[6] 17 2.5.4 Module RF SX1278 LoRa E32[5] 18 2.5.5 Cảm biến nhiệt độ DS18B20[7] 19 2.5.6 Module cảm biến âm KY 038[4] 21 2.5.7 Module cảm biến dòng ACS712[22] 22 2.5.8 Module cảm biến khói MP-2[21] 23 2.5.9 Module cảm biến ánh sáng quang trở[23] 25 2.5.10 Quạt tản nhiệt 12V[24] 27 2.5.11 Còi báo động 12V[25] 28 2.5.12 Motor 12V[26] 28 2.5.13 Đèn 220V[27] 29 CHƯƠNG 3.TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ 30 3.1 YÊU CẦU VÀ SƠ ĐỒ KHỐI CỦA HỆ THỐNG 30 3.1.1 Yêu cầu hệ thống 30 3.1.2 Sơ đồ khối chức khối 30 3.1.3 Hoạt động tổng quan hệ thống 32 3.2 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG 32 3.2.1 Khối cảm biến nhiệt độ 32 3.2.2 Khối cảm biến âm 34 3.2.3 Khối cảm biến dòng 36 3.2.4 Khối cảm biến khói 37 3.2.5 Khối cảm biến ánh sáng 38 3.2.6 Khối Camera 40 3.2.7 Khối chấp hành giao tiếp tải 40 3.2.8 Khối nút nhấn 42 3.2.9 Khối truyền nhận liệu 44 3.2.10 Khối giao tiếp (ESP8266 Node MCU) 46 3.2.11 Khối xử lý xưởng 47 3.2.12 Khối xử lý trung tâm xưởng 48 vii 3.2.13 Khối nguồn 49 3.3 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 50 CHƯƠNG 4.THI CÔNG HỆ THỐNG 51 4.1 GIỚI THIỆU 51 4.2 THI CÔNG HỆ THỐNG 51 4.2.1 Thi công mạch in PCB 51 4.2.2 Thi công bo mạch 56 4.2.3 Lắp đặt kiểm tra 56 4.3 Đóng gói thi cơng mơ hình 59 4.4 LẬP TRÌNH PHẦN MỀM CHO HỆ THỐNG 61 4.4.1 Lưu đồ giải thuật 61 4.4.2 Giới thiệu phần mềm Arduino IDE 70 4.4.3 Viết chương trình cho arduino 70 4.4.4 Thiết kế Google Apps Script để nhận hình ảnh 72 4.4.5 Thiết kế trang web 74 4.5 TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG VÀ THAO TÁC 88 4.5.1 Tài liệu hướng dẫn 88 4.5.2 Quy trình thao tác 88 CHƯƠNG 5.KẾT QUẢ - NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ 89 5.1 KẾT QUẢ 89 5.2 KẾT QUẢ THỐNG KÊ 89 5.3 KẾT QUẢ MƠ HÌNH 90 5.4 NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ 91 5.4.1 Ưu điểm hệ thống 91 5.4.2 Nhược điểm hệ thống 92 CHƯƠNG 6.KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 93 6.1 KẾT LUẬN 93 6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 93 TÀI LIỆU THAM KHẢO 94 PHỤ LỤC 96 viii