Thiết kế ngôi nhà thông minh: Đồ án tốt nghiệp ngành Kỹ thuật máy tính

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 NGÔI NHÀ THÔNG MINH GVHD: TS PHAN VĂN CA SVTH: PHẠM NGỌC THÁI SKL 0 6 Tp Hồ Chí Minh, tháng 01/2018 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO NGÀNH KỸ THUẬT MÁY TÍNH -o0o - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NGÔI NHÀ THÔNG MINH GVHD: T.S PHAN VĂN CA SVTH: Phạm Ngọc Thái MSSV: 13119138 Lớp: 131191CL1 Ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Máy Tính Khóa : 13 Tp Hồ Chí Minh, ngày 29 tháng năm 2018 Mục lục Trang phụ.……………………………………………………………… i Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp.……………………………………………….ii Trang phiếu nhận xét giáo viên hướng dẫn: ……………………… iii Trang phiếu nhận xét giáo viên phản biện:………………………….iv Mục lục.…………………………………………………………………….v Danh mục hình bảng biểu: ……………………………………………vi Lời cảm ơn:……………………………………………………………… vii CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU HIỆN NAY 1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI 1.3 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI 1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.5 ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU 1.6 BỐ CỤC QUYỂN BÁO CÁO CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 ARDUINO UNO 2.1.1 GIỚI THIỆU 2.1.2.THÔNG SỐ KỸ THUẬT 2.2 HC-05 2.2.1 GIỚI THIỆU 2.2.2 CÁC CHẾ ĐỘ HOẠT ĐỘNG 2.2.3 TẬP LỆNH AT 2.3 RC-522 RFID 2.4 MODUN I2C 10 2.4.1 GIỚI THIỆU 10 2.4.2 THÔNG SỐ KỸ THUẬT 11 2.5 L298 13 2.5.1 GIỚI THIỆU 13 2.5.2 THÔNG SỐ KỸ THUẬT 13 2.5.3 SƠ ĐỒ CHÂN 13 2.6 LED 14 2.6.1 GIỚI THIỆU: 14 2.6.2 TÍNH NĂNG 14 2.7 LCD : 15 2.7.1 GIỚI THIỆU: 15 2.7.2 TÍNH NĂNG 16 2.8 CẢM BIẾN MƯA 16 2.8.1 GIỚI THIỆU 16 2.8.2 THÔNG SỐ KỸ THUẬT 16 2.9 CẢM BIẾN HALL 17 2.9.1 GIỚI THIỆU 17 2.9.2 THÔNG SỐ KỸ THUẬT 17 2.10 ARDUINO IDE 18 2.10.1 GIỚI THIỆU 18 2.10.2 LẬP TRÌNH ARDRUINO 19 2.11 TẬP LỆNH AT 19 2.11.1 GIỚI THIỆU 19 2.11.2 CÁC LỆNH AT THÔNG DỤNG 20 2.12 NGÔN NGỮ JAVA : 21 2.12.1 GIỚI THIỆU 22 2.13 PHẦN MỀM ANDROID STUDIO 22 2.13.1 GIỚI THIỆU 22 CHƯƠNG 3:THIẾT KẾ HỆ THỐNG 24 3.1 MƠ HÌNH HỆ THỐNG 24 3.1.1 SƠ ĐỒ KHỐI CỦA SẢN PHẨM: 25 3.1.2 CHỨC NĂNG TỪNG KHỐI: 26 3.1.3 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ: 27 3.2 THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 30 3.2.1 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐÈN 32 3.2.2 KHỐI ĐIỀU KHIỂN CẢM BIẾN 33 3.3 THIẾT KẾ PHẦN MỀM 34 3.3.1 THIẾT KẾ ỨNG DỤNG ĐIỆN THOẠI 34 3.3.2 GIỚI THIỆU VỀ CÁC THÀNH PHẦN CŨNG NHƯ GIAO DIỆN CỦA APP INVENTOR 39 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 44 4.1 KẾT QUẢ THI CƠNG MƠ HÌNH 44 4.2 CÁCH SỬ DỤNG MƠ HÌNH 45 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN 54 5.1 KẾT LUẬN 54 5.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 Danh mục hình ảnh bảng biểu Hình2.1: Arduino UNO Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật Arduino UNO Hình 2.2: Sơ đồ chân HC – 05 Hình 2.3: Hình ảnh hc_05 Hình 2.4: Modun rc-522 Hình 2.5: Biểu đồ hoạt động RC-522 10 Hình2.6 : Hình ảnh modun I2C .11 Hình 2.7: Sơ đồ quan hệ chủ tớ modun I2C 12 Hình2.8: Sơ đồ L298 .14 Hình 2.9: Cấu tạo led .14 Hình2.10: Bảng sơ đồ chân LCD 15 Hình2.11: LCD 16 Hình 2.12: Cảm biến mưa 17 Hình2.13: Cảm biến Hall 18 Hình2.14: Arduino IDE 19 Hình 2.15: Giao Diện Anddroid studio 22 Hính 2.16: Giao diện chọn thiết kế 23 Hình 3.1: Sơ đồ tổng quát giao tiếp điện thoại vi điêu khiển 24 Hình 3.2: Sơ đồ khối điều khiển 25 Hình 3.3: Sơ đồ nguyên lý 27 Hình 3.4: Mơ hình socket .28 Hình 3.5: Quy trình vận chuyển liệu adruno hc-05 29 Hình 3.6: Sơ đồ nối chân module HC-05 với Arduino 30 Hình 3.7: Lưu đồ giải thuật toàn phần cứng 31 Hình 3.8: Lưu đồ hệ thống diều khiển đèn .32 Hình 3.9: Lưu đồ điều khiển động 33 Hình 3.10: Lưu đồ ứng dụng android điều khiển mạch .35 Hình 3.11: giao diện nhìn điện thoại .35 Hình 3.12: MainActivity 36 Hình 3.13: Giao diện 37 Hinh 3.14: Thêm lệnh cho phép Bluetooth .37 Hình 3.15: Tạo project 38 Hình 3.16: Project tơi ledcontrol 38 Hình 3.17: Thư viện Device_list .39 Hình 3.18: Giới thiệu appinventor 40 Hình 3.19: Giao diện app inventor 41 Hình 3.20: Khối Blutooth .41 Hình 3.21: Khối điều khiển nút nhấn 42 Hình 3.22: Khối điều khiển truyền liệu 42 HÌNH 4.1: Mạch in phần cứng 44 Hình 4.2: kiểm tra hoạt động mạch 45 Hình 4.3: Hình ảnh kết nối Bluetooth 46 Hình 4.4: Nút mode chọn mơ đun 47 Hình 4.5: Mơ đun L298 48 Hình 4.6: Quẹt thẻ RFID 48 Hình 4.7: Đèn sang sau quẹt thẻ 49 Hình 4.8: Mạch điện chạy hết mô đun .49 Hình 4.9: Hình ảnh app android kết nối bật tắt mơ đun .50 Hình 4.10: vị trí cảm biến mưa, Hall 51 Hình 4.11: vị trí hiển thị mô đun lcd 51 Hình 4.12 : Các thành phần hiển thị ứng dụng android .52 Hình 4.13: bảng paired device .53 LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, xin chân thành gửi lời cám ơn đến thầy cô, giảng viên trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh nói chung, khoa Điện-điện tử, chun ngành kỹ thuật máy tính nói riêng dạy dỗ, cung cấp kiến thức quan trọng khía cạnh chun ngành xã hội, giúp tơi có kinh nghiệm, kỹ cơng việc, học tập, cách sống thật đắn Đặc biệt, xin cảm ơn cách chân thành thầy, giảng viên T.S PHAN VĂN CA, người trực tiếp hướng dẫn tơi hồn thành đồ án khóa luận tốt nghiệp Trong trình thực hiện, thầy hỗ trợ, cung cấp kiến thức hữu ích, tạo động lực để nghiên cứu kiến thức mới, nhiệt tình giúp đỡ hướng dẫn tơi lúc gặp khó khăn, định hướng đắn Bài báo cáo luận văn tốt nghiệp, ứng dụng hoàn thành cịn nhiều khuyết điểm hạn chế Kính mong thầy góp ý chân thành để đề tài tơi hồn thiện Cho tơi định hướng tương lai, có thêm kinh nghiệm cho đề tài, cách thức làm việc chuyên nghiệp hơn, hỗ trợ cho công việc sau Cuối chúc thầy, cô sức khỏe thật dồi dào, nhiệt huyết giảng dạy để góp phần đào tạo cho lớp sinh viên sau, bậc nhân tài, tương lai đất nước sau Tôi xin chân thành cảm ơn! Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 29 tháng năm 2018 Sinh viên thực Phạm Ngọc Thái Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU HIỆN NAY Ngày thời đại công nghệ bùng nổ, với phát triển Internet thiết bị thông minh tạo để đáp ứng nhu cầu người, nhu cầu kết nối thiết bị giao tiếp với thông qua mạng internet, blutooth nhu cầu cấp thiết Vì vậy, cơng nghệ IoT (Internet of Things) tạo để đáp ứng nhu cầu IoT giúp thiết bị kết nối với thông qua mạng Internet môi trường sóng khơng dây, giúp người kiểm sốt hệ thống từ xa, thiết bị trở nên thông minh chúng kết nối để giao tiếp, đồng với Cùng với phát triển IoT, hệ thống thơng minh hình thành smart city, smart farm, smart lap Để tiếp cận nắm bắt công nghệ định sử dụng công nghệ IoT để làm tảng cho hệ thống Với ý tưởng xây dựng nên hệ thống giúp người kiểm soát thiết bị tổ ấm mình, điều khiển cập nhật trạng thái nhà từ xa, giúp cho trình tương tác với thiết bị phần cứng ngoại vi nhà trở nên dễ dàng, trực quan Nên lựa chọn thực đề tài “Điều khiển thiết bị điện quản lý ngoại cảnh nhà” hay nói cách khác nhà thông minh 1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI - Hệ thống điều khiển thiết bị điện quản lý điều kiện phịng nhà có chức sau: - Cập nhật liệu trạng thái thiết bị liên tục từ ngoại cảnh, vi xử lý qua mơi trường Blutooth - Người dùng giám sát điều khiển thiết bị điện từ xa qua ứng dụng di động - Người dùng cảnh báo qua điện thoại