Thiết kế và thi công mô hình hệ thống smart-home

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 VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG SMART-HOME GVHD: PHAN VĂN CA SVTH: LÂM MINH HOÀNG MSSV: 15119020 SVTH: NGUYỄN TUẤN KIỆT MSSV: 15119033 SKL 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07/2019 BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG SMART-HOME SVTH : LÂM MINH HOÀNG MSSV : 15119020 SVTH: NGUYỄN TUẤN KIỆT MSSV: 15119033 KHĨA: 2015 Ngành: CNKT MÁY TÍNH GVHD: PGS Ts PHAN VĂN CA Tp.Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2019 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc *** Tp Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng năm 2019 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên Sinh viên: Lâm Minh Hoàng MSSV: 15119020 Nguyễn Tuấn Kiệt MSSV: 15119033 Ngành: Cơng nghệ kỹ thuật Máy Tính Họ tên Giáo viên hướng dẫn: PGS Ts Phan Văn Ca Ngày nhận đề tài: 04/03/2019 Ngày nộp đề tài: 10/7/2019 1.Tên đề tài: Thiết kế thi cơng mơ hình hệ thống Smart-Home 2.Các số liệu, tài liệu ban đầu: Giáo trình vi xử lý: vi điều khiển PIC16F887; Giáo trình thực hành vi điều khiển PIC; Đồ án mơn học 2: Thiết kế thi công hệ thống giải pháp cửa thông minh 3.Nội dung thực đề tài: Thiết kế thi cơng mơ hình hệ thống Smart-Home Thu thập liệu cảm biến điều khiển hoạt động mơ hình thơng qua ứng dụng di động chạy tảng Android 4.Sản phẩm: Mô hình hệ thống Smart-Home gồm mơ hình thiết bị, trung tâm thu thập liệu FireBase điều khiển thông qua ứng dụng Android nhờ kết nối mạng Wifi TRƯỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN i CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc *** PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên Sinh viên: Lâm Minh Hoàng MSSV: 15119020 Nguyễn Tuấn Kiệt MSSV: 15119033 Ngành: Cơng nghệ kỹ thuật Máy Tính Tên đề tài: Thiết kế thi cơng mơ hình hệ thống Smart-Home Họ tên Giáo viên hướng dẫn: PGS Ts Phan Văn Ca NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Ưu điểm: …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Khuyết điểm: …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Đề nghị cho bảo vệ hay không? …………………………………………………………………………………………………………… Đánh giá loại: …………………………………………………………………………………………………………… Điểm:……………….(Bằng chữ:………………………………….…… ………….) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2019 Giáo viên hướng dẫn ii CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc *** PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên Sinh viên: Lâm Minh Hoàng MSSV: 15119020 Nguyễn Tuấn Kiệt MSSV: 15119033 Ngành: Công nghệ kỹ thuật Máy Tính Tên đề tài: Thiết kế thi cơng mơ hình hệ thống Smart-Home Họ tên Giáo viên phản biện:……………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Ưu điểm: …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Khuyết điểm: …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Đề nghị cho bảo vệ hay không? …………………………………………………………………………………………………………… Đánh giá loại: …………………………………………………………………………………………………………… Điểm:……………….(Bằng chữ:…………………………………………………….) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2019 Giáo viên phản biện iii LỜI CÁM ƠN Để hồn thành đề tài này, nhóm sinh viên thực xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy/Cô khoa Đào tạo Chất lượng cao, trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh, người truyền đạt cho em kiến thức quý báu, dẫn định hướng cho nhóm trình học tập Đây tiền đề để nhóm hồn thành đề tài nghiệp sau Đặc biệt, nhóm xin chân thành cảm ơn Thầy Phan Văn Ca tận tình hướng dẫn tạo điều kiện thuận lợi cho nhóm suốt thời gian thực đồ án tốt nghiệp Nhóm xin phép gửi đến thầy lịng biết ơn lời cảm ơn chân thành sâu sắc Kiến thức, kinh nghiệm tâm nghề nghiệp thầy khơng giúp đỡ nhóm hồn thành tốt đề tài mà gương để nhóm học tập noi theo đường sau Bên cạnh đó, nhóm xin cảm ơn anh, chị khóa trước bạn sinh viên lớp 15119CL2 nhiệt tình đóng góp ý kiến chia sẽ kinh nghiệm để giúp nhóm hồn thành đề tài Cuối cùng, cố gắng hoàn thành nhiệm vụ đề tài đặt đảm bảo thời hạn kiến thức hạn hẹp chắn sẽ khơng tránh khỏi thiếu sót, mong Thầy/Cơ bạn sinh viên thơng cảm Nhóm mong nhận ý kiến Thầy/Cô bạn sinh viên Nhóm xin chân thành cảm ơn! iv LỜI NĨI ĐẦU Trong q hình thành phát triển người, cách mạng cơng nghiệp đóng vai trò to lớn việc thay đổi đổi ngày sống người, theo hướng đại tiết kiệm lượng hơn.Bên cạnh đó, thay đổi tác động người tự nhiên, môi trường sống diễn ra, tác động trở lại chúng ta, ô nhiễm môi trường, khí hậu thay đổi, v.v Dân số tăng, nhu cầu tăng theo, dịch vụ, tiện ích từ hình thành phát triển theo Cách mạng công nghiệp 4.0 hay cịn gọi cách mạng cơng nghiệp lần thứ giới diễn nhiều nước phát triển Có thể mở kỷ nguyên đầu tư, suất chất lượng sống người tăng cao: Việc áp dụng tiến khoa học, kĩ thuật, máy móc vào sống, việc sản xuất giúp cho suất lao động tăng cao từ cải thiện sống cong người Đối với nhà đầu tư thì công nghệ 4.0 sẽ mở hội thu mức lợi nhuận khổng lồ tương tự cách mạng trước đem lại Đặc biệt áp dụng công nghệ nghệ Internet of Things (IoT) nói chung cơng nghệ khơng dây nói riêng tích hợp từ kỹ thuật điện tử, tin học viễn thơng tiên tiến vào mục đích nghiên cứu, giải trí, sản xuất, kinh doanh, v.v , phạm vi ngày mở rộng, để tạo ứng dụng đáp ứng cho nhu cầu lĩnh vực khác nhau.Hiện nay, khái niệm IoT công nghệ cảm biến không dây trở nên quen thuộc ứng dụng nhiều lĩnh vực đời sống người, đặc biệt nước phát triển có khoa học công nghệ tiên tiến Tuy nhiên, công nghệ chưa áp dụng cách rộng rãi nước ta, điều kiện kỹ thuật, kinh tế, nhu cầu sử dụng Song hứa hẹn đích đến tiêu biểu cho nhà nghiên cứu, cho mục đích phát triển đầy tiềm v MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ii PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN iii LỜI CÁM ƠN iv LỜI NÓI ĐẦU v MỤC LỤC vi DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ix DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU x DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ VÀ HÌNH ẢNH xi CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu tình hình nghiên cứu 1.2 Tính cấp thiết đề tài 1.3 Mục tiêu nghiên cứu 1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu 1.5 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.6 Phương pháp nghiên cứu 1.7 Bố cục đề tài CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Giới thiệu chung Arduino 2.2 Giới thiệu công nghệ RFID 2.3 Giới thiệu công nghệ truyền thông không dây 2.4 Giới thiệu Firebase 13 2.5 Tổng quan Android 14 2.6 Ngơn ngữ lập trình Java 15 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG 17 3.1 Sơ đồ khối hệ thống 17 3.1.1 Yêu cầu hệ thống 17 3.1.2 Đặc tả hệ thống 17 vi 3.1.3 Mô hình hệ thống 18 3.1.4 Sơ đồ khối khối xử lý chức 19 3.1.5 Đặc tả chức khối khối xử lý chức 19 3.1.6 Nguyên lý hoạt động hệ thống 20 3.2 Thiết kế thi công phần cứng 20 3.2.1 Lưu đồ chương trình phần cứng 33 3.2.2 Khối bàn phím 20 3.2.3 Khối cảm biến 22 3.2.4 Khối hiển thị LCD 24 3.2.5 Khối điều khiển 25 3.2.6 Khối báo cháy 26 3.2.7 Khối xử lý trạm 27 3.2.8 Khối xử lý trung tâm 29 3.2.9 Khối nguồn 31 3.3 Thiết kế phần mềm 35 3.3.1 Xây dựng hệ thống liệu 35 3.3.1.1 Realtime Database 35 3.3.1.2 Cloud FireStore 40 3.3.2 Xây dựng ứng dụng 41 3.3.2.1 Đọc giá trị cảm biến 41 3.3.2.2 Điều khiển thiết bị 42 3.3.2.3 Điều khiển thiết bị theo phòng 45 3.3.2.4 Sử dụng vân tay điện thoại mở cửa 46 3.3.2.5 Thông báo người mở cửa 48 3.3.2.6 Cảnh báo môi trường 49 3.3.2.7 Quản lý người nhà 50 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC HIỆN 53 4.1 Kết phần cứng 53 4.2 Kết phần mềm 55 vii CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 61 5.1 Kết luận 61 5.2 Hướng phát triển 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 PHỤ LỤC 64 viii