Thiết kế mô hình trợ lý giọng nói ứng dụng edge ai điều khiển thiết bị điện trong gia đình

2022 Họ và tên sinh viên: Nguyễn Đạo Chinh, Lê Quốc Khánh TÊN ĐỀ TÀI : HỆ THỐNG PHÁT THANH CẢNH BÁO LŨ IOT ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH: ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG ĐỀ TÀI: HỆ THỐNG PHÁT THANH CẢNH BÁO LŨ ỨNG DỤNG IOT Người hướng dẫn: Ths Võ Thị Hương Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đạo Chinh Lê Quốc Khánh Mã sinh viên: 1811505410104 1811505410115 Lớp: 18DT1 Đà Nẵng, 5/2022 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH: ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG ĐỀ TÀI: HỆ THỐNG PHÁT THANH CẢNH BÁO LŨ ỨNG DỤNG IOT Người hướng dẫn: Ths Võ Thị Hương Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đạo Chinh Lê Quốc Khánh Mã sinh viên: 1811505410104 1811505410115 Lớp: 18DT1 Đà Nẵng, 5/2022 TÓM TẮT Tên đề tài: Hệ thống cảnh báo lũ thông minh ứng dụng ioT Sinh viên thực hiện:Nguyễn Đạo Chinh Lê Quốc Khánh Mã SV: 1811505410104 1811505410115 Lớp: 18DT1 Đồ án tập trung nghiên cứu và thi công mô hình phát thanh thông minh cảnh báo lũ ioT Cảm biến đo mực nước, cảm biến đo dòng chảy kết nổi với Node MCU ESP8266 bằng sóng lora truyền dữ liệu về Firebase Database để hiển thị cấp độ lũ và vận tốc dòng chảy qua App và loa phát thanh Bên cạnh đó hệ thống cũng có thể thông báo lưu lượng xả lũ của các đập thuỷ điện thông qua App khi nhận thông tin xả lũ ở các đập thuỷ điện TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hướng dẫn: ThS Võ Thị Hương Sinh viên thực hiện: Lê Quốc Khánh Mã SV: 1811505410115 Nguyễn Đạo Chinh Mã SV: 1811505410104 1 Tên đề tài: HỆ THỐNG PHÁT THANH CẢNH BÁO LŨ ỨNG DỤNG IOT 2 Các số liệu, tài liệu ban đầu: - Giáo trình Vi xử lý – Vi điều khiển – Trường Đại học Sao Đỏ – Bộ Công Thương - Phạm Minh Tuấn – Arduino cho người mới bắt đầu - TS Trần Thu Hà, “Giáo trình Điện tử cơ bản”, Đại học SPKT Tp.HCM, 2013 Các trang wed tham khảo: - Kết nối Node MCU và Arduino https://hocarm.org/giao-tiep-esp8266-nodemcu-voi-arduino-uno-mega/ - Tìm hiểu về Blynk http://iottuonglai.com/blynk-la-gi.html - Sơ lược arduino nano: https://dientutuonglai.com/gioi-thieu-arduino-nano.html - Phát âm thanh với Arduino http://arduino.vn/bai-viet/923-module-am-thanh-wtv020-module-am-thanh-ket- hop-voi-nho-micro-sd-mot-giai-phap-thong - Sơ lược sóng LORA https://vidieukhien.xyz/2018/07/03/tim-hieu-ve-lora-va-cach-hoat-dong/ 3 Nội dung chính của đồ án: - Sử dụng Board Arduino nANO để làm khối điều khiển trung tâm - Dùng Node MCU để kết nối internet và nhận lệnh thao tác từ người điều khiển - Dùng App android kết hợp với database để lưu trữ, truyền dữ liệu điều khiển - Sử dụng module âm thanh để lưu các file mẫu âm thanh cần thiết - Dùng mạch khuếch đại âm thanh để đưa tín hiệu âm thanh từ hệ thống và khuếch đại lên để đưa ra loa phát thanh - Sử dụng cảm biến đo mực nước để đo mực nước lũ và cảm biến đo vận tốc dòng chảy kết nối với Node MCU thông qua sóng LORA hiển thị thông báo ra loa và App Android 4 Các sản phẩm dự kiến - Chế tạo mô hình sản phẩm phát hanh thông minh - Phát triển hoàn chỉnh App điều khiển ioT - Báo cáo tổng kết đề tài, Slide thuyết trình đề tài 5 Ngày giao đồ án: 22/02/2022 6 Ngày nộp đồ án: 31/05/2022 Đà Nẵng, ngày 25 tháng 02 năm 2022 Trưởng Bộ môn Người hướng dẫn Võ Thị Hương LỜI NÓI ĐẦU Ở Việt Nam lũ lụt là hiện tượng phổ biến và diễn ra trên khắp các vùng miền đất nước, đặc biệt là vùng ven biển miền Trung, đồng bằng sông Mêkông và đồng bằng sông Hồng Người dân ở những vùng này đã phải học cách sống chung với lũ, đặc biệt là những người có sinh kế phụ thuộc vào chức năng sản xuất của lũ lụt hàng năm Mỗi năm lũ lụt đã cướp đi hàng trăm sinh mạng, tàn phá nhà cửa, mùa màng Người dân bỗng chốc trắng tay, sau mỗi cơn lũ cuộc sống của những người dân ở đây rất khó khăn Tình trạng thiếu lương thực trầm trọng, họ không có nhà để ở, không có nước sạch để uống để sinh hoạt và rác cùng xác các động vật phân huỷ đó là nguy cơ bùng phát các dịch bệnh nguy hiểm Trước những thực trạng đó nhóm em đã quyết định thực hiện đề tài “Nghiên cứu thiết kế hệ thống phát thanh cảnh báo lũ ioT” nhằm góp phần vào việc giảm thiếu thiệt hại do lũ lụt gây ra Trong việc thực hiện đồ án này, nhóm em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ths Võ Thị Hương giảng viên Điện Tử Viễn Thông, Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Đà Nẵng đã trực tiếp hướng dẫn, khuyến khích tạo điều kiện cho chúng em trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp này Em xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học của nhóm chúng em Các số liệu sử dụng phân tích trong luận án có nguồn gốc rõ ràng, đã công bố theo quy định Các kết quả nghiên cứu trong đồ án do nhóm chúng em tự tìm hiểu, phân tích một cách trung thực, khách quan và phù hợp thực tiễn của Việt Nam Đà Nẵng, … tháng …năm 2022 Sinh viên thực hiện i CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình đề tài tốt nghiệp của nhóm chúng tôi và được sự hướng dẫn của giảng viên Ths Võ Thị Hương Các nội dung nghiên cứu và kết quả trong đề tài này là trung thực Những số liệu trong bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, đánh giá, nhận xét được chính tác giả thu thập từ các nguồn tài liệu khác nhau Sinh viên thực hiện {Chữ ký, họ và tên sinh viên} ii MỤC LỤC Nhận xét của người hướng dẫn Nhận xét của người phản biện Tóm tắt Nhiệm vụ đồ án Lời nói đầu i Lời cam đoan ii Mục lục iii Danh sách các bảng, hình vẽ v Danh sách các ký hiệu, chữ viết tắt .vi Mở đầu………………………………………………………………………………….1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHÁT THANH .3 1.1 CÁC HỆ THỐNG PHÁT THANH TRUYỀN THỐNG 3 1.2 CÁC YẾU TỐ CỦA PHÁT THANH 3 1.3 ĐẶC ĐIỂM CỦA PHÁT THANH: 4 1.4 PHÁT THANH CẢNH BÁO THIÊN TAI 5 1.5 CÁC YÊU CẦU ĐỐI VỚI HỆ THỐNG PHÁT THANH CẢNH BÁO THIÊN TAI 5 1.5.1 Tính kịp thời 5 1.5.2 Tính đồng bộ 6 1.5.3 Thích ứng điều kiện 6 1.6 Các thông số tiêu chuẩn mức báo động lũ 6 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 8 2.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ LORA 8 2.1.1 LORA là gì? 8 2.1.2 Nguyên lý hoạt động 8 2.1.3 Các tính năng chính của Công nghệ Lora .8 2.2 SÓNG WIFI .9 2.2.1 Nguyên tắc hoạt động của mạng wifi .9 2.2.2 Các chuẩn wifi hiện tại 9 2.2.3 Băng tần 2.4Ghz và bằng tần 5Ghz 10 2.2.3.1 Wifi băng tần kép 10 2.2.3.2 So sánh hai chuẩn kết nối 11 iii 2.3 Các công nghệ lưu trữ dữ liệu di động .12 2.3.1 Ổ cứng 12 2.3.2 Đĩa mềm .13 2.3.3 USB 13 Chức năng của USB 14 2.3.4 Thẻ nhớ Flash .15 2.4 Các công nghệ khuếch đại âm thanh 17 2.4.1 Phân loại mạch khuếch đại 17 2.4.2 Các chế độ hoạt động của mạch khuếch đại 17 2.4.2.1 Mạch khuếch đại ở chế độ A .17 2.4.2.2 Mạch khuếch đại chế độ B 18 2.4.2.3 Mạch khuếch đại chế độ A-B 19 2.4.3 Các kiểu mắc BJT 20 2.5 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA LOA ĐIỆN ĐỘNG .22 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ LỰA CHỌN LINH KIỆN 25 3.1 LỰA CHỌN LOA CHO MÔ HÌNH 25 3.2 LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ LƯU TRỮ NỘI DUNG PHÁT THANH 29 3.3 LỰA CHỌN THIẾT BỊ ĐỌC – PHÁT ÂM THANH .29 3.3.1 Module SD Card Reader – Writer Module 29 3.3.2 Mạch Phát Âm Thanh Kết Hợp Amply MP3-TF-16P 30 3.4 CHỌN VI XỬ LÝ TRUNG TÂM VÀ KẾT NỐI WIFI 31 3.4.1 ESP8266 .31 3.4.2 Module SDK 33 3.4.3 Module Espressif 34 3.4.4 Module Ai-Thinker .35 3.4.5 Module NODE MCU 36 3.5 LỰA CHỌN MẠCH KHUẾCH ĐẠI ÂM THANH RA LOA 37 3.5.1 LM386 37 3.5.2 LA4440 39 3.5.3 IC TDA2030 40 3.5.4 ICTDA7377 41 3.6 LỰA CHỌN MẠCH ỔN ÁP NGUỒN CHO HỆ THỐNG .41 3.6.1 LM7805 42 3.6.2 LM2596 42 3.6.3 MP1584 43 iv