mô hình nhà thông minh sử dụng raspberry pi

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGUYỄN TẤN ĐẠT TRẦN VĂN LẬP MÔ HÌNH NHÀ THÔNG MINH SỬ DỤNG RASPBERRY PI Ngành: Công Nghệ Thông T

Trang 1

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

NGUYỄN TẤN ĐẠT TRẦN VĂN LẬP

MÔ HÌNH NHÀ THÔNG MINH SỬ DỤNG RASPBERRY PI

Ngành: Công Nghệ Thông Tin

Giảng viên hướng dẫn: Th.S Phạm Thái Khanh

61Thursday, June 13, 20248:50:49 PM8:50:49 PM61Thursday, June 13, 20248:50:49 PM8:50:49 PM61Thursday, June 13, 20248:50:49 PM8:50:49 PM

dahh gia thue trahg pua trihh xah xuat bot giay tai hha may ehe bieh go xuat hhau khau hghi xohdahh gia thue trahg pua trihh xah xuat bot giay tai hha may ehe bieh go xuat hhau khau hghi xohdahh gia thue trahg pua trihh xah xuat bot giay tai hha may ehe bieh go xuat hhau khau hghi xohdahh gia thue trahg pua trihh xah xuat bot giay tai hha may ehe bieh go xuat hhau khau hghi xohdahh gia thue trahg pua trihh xah xuat bot giay tai hha may ehe bieh go xuat hhau khau hghi xohdahh gia thue trahg pua trihh xah xuat bot giay tai hha may ehe bieh go xuat hhau khau hghi xohdahh gia thue trahg pua trihh xah xuat bot giay tai hha may ehe bieh go xuat hhau khau hghi xohdahh gia thue trahg pua trihh xah xuat bot giay tai hha may ehe bieh go xuat hhau khau hghi xohdahh gia thue trahg pua trihh xah xuat bot giay tai hha may ehe bieh go xuat hhau khau hghi xohdahh gia thue trahg pua trihh xah xuat bot giay tai hha may ehe bieh go xuat hhau khau hghi xohdahh gia thue trahg pua trihh xah xuat bot giay tai hha may ehe bieh go xuat hhau khau hghi xohdahh gia thue trahg pua trihh xah xuat bot giay tai hha may ehe bieh go xuat hhau khau hghi xohdahh gia thue trahg pua trihh xah xuat bot giay tai hha may ehe bieh go xuat hhau khau hghi xohdahh gia thue trahg pua trihh xah xuat bot giay tai hha may ehe bieh go xuat hhau khau hghi xohdahh gia thue trahg pua trihh xah xuat bot giay tai hha may ehe bieh go xuat hhau khau hghi xohdahh gia thue trahg pua trihh xah xuat bot giay tai hha may ehe bieh go xuat hhau khau hghi xoh

dahh gia thue trahg pua trihh xah xuat bot giay tai hha may ehe bieh go xuat hhau khau hghi xohdahh gia thue trahg pua trihh xah xuat bot giay tai hha may ehe bieh go xuat hhau khau hghi xohdahh gia thue trahg pua trihh xah xuat bot giay tai hha may ehe bieh go xuat hhau khau hghi xohdahh gia thue trahg pua trihh xah xuat bot giay tai hha may ehe bieh go xuat hhau khau hghi xohdahh gia thue trahg pua trihh xah xuat bot giay tai hha may ehe bieh go xuat hhau khau hghi xohdahh gia thue trahg pua trihh xah xuat bot giay tai hha may ehe bieh go xuat hhau khau hghi xohdahh gia thue trahg pua trihh xah xuat bot giay tai hha may ehe bieh go xuat hhau khau hghi xohdahh gia thue trahg pua trihh xah xuat bot giay tai hha may ehe bieh go xuat hhau khau hghi xoh

61dahh gia thue trahg pua trihh xah xuat bot giay tai hha may ehe bieh go xuat hhau khau hghi xohThursday, June 13, 2024

Trang 2

INDUSTRIAL UNIVERSITY OF HO CHI MINH CITY FACULTY OF INFORMATION TECHNOLOGY

NGUYEN TAN DAT TRAN VAN LAP

SMART HOME MODEL USING RASPBERRY PI

Major: Information Technology

Instructor: Master Pham Thai Khanh

Ho Chi Minh city –January 2021

dahh gia thue trahg pua trihh xah xuat bot giay tai hha may ehe bieh go xuat hhau khau hghi xohdahh gia thue trahg pua trihh xah xuat bot giay tai hha may ehe bieh go xuat hhau khau hghi xohdahh gia thue trahg pua trihh xah xuat bot giay tai hha may ehe bieh go xuat hhau khau hghi xohdahh gia thue trahg pua trihh xah xuat bot giay tai hha may ehe bieh go xuat hhau khau hghi xohdahh gia thue trahg pua trihh xah xuat bot giay tai hha may ehe bieh go xuat hhau khau hghi xohdahh gia thue trahg pua trihh xah xuat bot giay tai hha may ehe bieh go xuat hhau khau hghi xohdahh gia thue trahg pua trihh xah xuat bot giay tai hha may ehe bieh go xuat hhau khau hghi xohdahh gia thue trahg pua trihh xah xuat bot giay tai hha may ehe bieh go xuat hhau khau hghi xohdahh gia thue trahg pua trihh xah xuat bot giay tai hha may ehe bieh go xuat hhau khau hghi xohdahh gia thue trahg pua trihh xah xuat bot giay tai hha may ehe bieh go xuat hhau khau hghi xohdahh gia thue trahg pua trihh xah xuat bot giay tai hha may ehe bieh go xuat hhau khau hghi xohdahh gia thue trahg pua trihh xah xuat bot giay tai hha may ehe bieh go xuat hhau khau hghi xohdahh gia thue trahg pua trihh xah xuat bot giay tai hha may ehe bieh go xuat hhau khau hghi xohdahh gia thue trahg pua trihh xah xuat bot giay tai hha may ehe bieh go xuat hhau khau hghi xohdahh gia thue trahg pua trihh xah xuat bot giay tai hha may ehe bieh go xuat hhau khau hghi xohdahh gia thue trahg pua trihh xah xuat bot giay tai hha may ehe bieh go xuat hhau khau hghi xohdahh gia thue trahg pua trihh xah xuat bot giay tai hha may ehe bieh go xuat hhau khau hghi xohdahh gia thue trahg pua trihh xah xuat bot giay tai hha may ehe bieh go xuat hhau khau hghi xohdahh gia thue trahg pua trihh xah xuat bot giay tai hha may ehe bieh go xuat hhau khau hghi xohdahh gia thue trahg pua trihh xah xuat bot giay tai hha may ehe bieh go xuat hhau khau hghi xoh

Trang 3

Project name: SMART HOME MODEL USING RASPBERRY PI

Smartphones are becoming more and more popular these days, as well as more robust support for cloud services That makes controlling devices via smartphones easier and more convenient For that reason, our group decided to choose the topic "Model of smart home using Raspberry Pi"

There are many problems that need to be solved when implementing topics including: - Make an idea of the desired features in the house

- Find out the principle and operation method of the electronic devices used in the model

- Researching and perform data upload to cloud services - Research and perform control devices via smart phone

- Researching and implementing data synchronization between cloud service and smart phone

All the devices are connected to the Raspberry Pi, which acts as the control server Device status information is sent directly by the Raspberry Pi to Google's Firebase cloud service An application showing the state of the house synchronized with realtime data from the cloud service Firebase Another control app sends control commands to the Raspberry Pi to control the device

dahh gia thue trahg pua trihh xah xuat bot giay tai hha may ehe bieh go xuat hhau khau hghi xohdahh gia thue trahg pua trihh xah xuat bot giay tai hha may ehe bieh go xuat hhau khau hghi xohdahh gia thue trahg pua trihh xah xuat bot giay tai hha may ehe bieh go xuat hhau khau hghi xohdahh gia thue trahg pua trihh xah xuat bot giay tai hha may ehe bieh go xuat hhau khau hghi xoh61Thursday, June 13, 20248:50:49 PM8:50:49 PM61Thursday, June 13, 20248:50:49 PM8:50:49 PM61Thursday, June 13, 20248:50:49 PM8:50:49 PM

Trang 4

Tên đề tài: MÔ HÌNH NHÀ THÔNG MINH SỬ DỤNG RASPBERRY PI 1 Lý do chọn đề tài

Ngày nay điện thoại thông minh đang ngày càng trở nên phổ biến, cũng như các dịch vụ cloud hỗ trợ ngày càng mạnh mẽ hơn Điều đó khiến cho việc điều khiển các thiết bị qua điện thoại thông minh trở nên dễ dàng và tiện lợi hơn Vì những lý do đó, nhóm chúng em quyết định chọn đề tài “Mô hình nhà thông minh sử dụng Raspberry Pi” Có rất nhiều vấn đề cần giải quyết khi thực hiện đề tài bao gồm như việc:

- Lên ý tưởng các tính năng mong muốn có trong ngôi nhà

- Tìm hiểu nguyên lý và cách thức vận hành của các thiết bị điện tử sử dụng trong mô hình

- Nghiên cứu và thực hiện việc đưa dữ liệu lên các dịch vụ cloud - Nghiên cứu và thực hiện việc điều khiển các thiết bị qua smart phone

- Nghiên cứu và thực hiện việc đồng bộ dữ liệu giữa dịch vụ cloud và smartphone

2 Phương pháp thực hiện

Tất cả các thiết bị được kết nối về Raspberry Pi, nơi đóng vai trò là server điều khiển Các thông tin trạng thái của thiết bị được Raspberry Pi gửi trực tiếp lên dịch vụ cloud Firebase của Google Một ứng dụng hiển thị trạng thái của ngôi nhà được đồng bộ dữ liệu realtime với dịch vụ cloud Firebase Một ứng dụng điều khiển khác sẽ gửi lệnh điều khiển đến Raspberry Pi để điều khiển thiết bị

Trang 5

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian thực hiện đề tài, những người thực hiện được sự giúp đỡ của gia đình, quý thầy cô và bạn bè nên đề tài đã được hoàn thành Những người thực hiện xin chân thành gửi lời cảm ơn đến:

Thầy Phạm Thái Khanh, giảng viên trường Đại Học Công Nghiệp thành phố Hồ Chí Minh đã trực tiếp hướng dẫn và tận tình giúp đỡ tạo điều kiện để nhóm có thể hoàn thành tốt đề tài

Những người thực hiện đề tài cũng xin chân thành cám ơn đến các thầy cô trong khoa Công nghệ thông tin của trường Đại Học Công Nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh đã tận tình dạy dỗ, chỉ bảo, cung cấp cho những người thực hiện những kiến thức nền, chuyên môn làm cơ sở để hoàn thành đề tài này

Cảm ơn gia đình, bạn bè đã động viên và luôn luôn bên cạnh trong những lúc khó khăn nhất

Xin gửi lời cảm ơn đến những người bạn sinh viên khoa Công nghệ thông tin đã giúp đỡ những người thực hiện đề tài để có thể hoàn thành tốt đề tài này

Xin chân thành cảm ơn!

Người thực hiện đề tài:

Trang 6

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Trang 7

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

Trang 8

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1TỔNG QUAN VỀ NHÀ THÔNG MINH 1

1.1 Định nghĩa nhà thông minh 1

1.2 Các thành phần cơ bản của hệ thống nhà thông minh 2

1.3 Những lợi ích của nhà thông minh 2

1.4 Những xu hướng phát triển của nhà thông minh ở Việt Nam 2

1.5 Kết luận chương 3

CHƯƠNG 2THIẾT KẾ HỆ THỐNG, MÔ HÌNH 4

2.1 Tính toán và thiết kế hệ thống 4

2.2 Các thiết bị cần thiết để xây dựng mô hình 8

2.2.1 Giới thiệu về Raspberry Pi 8

2.2.2 Cảm biến khí gas MQ2 10

2.2.3 Cảm biến chuyển động 12

2.2.4 Những thiết bị đi kèm khác 13

2.3 Các ứng dụng và dịch vụ cần thiết trong mô hình 14

2.3.1 Sơ lược về Firebase 15

2.3.2 Sơ lược về ứng dụng “ MIT App Inventor 2” 17

CHƯƠNG 3TRIỂN KHAI HỆ THỐNG 19

3.1 Cài đặt hệ điều hành cho Raspberry Pi 19

3.2 Cài đặt dịch vụ Firebase 22

3.3 Lập trình để Raspberry Pi điều khiển các thiết bị, gửi dữ liệu lên Firebase 30

3.3.1 Điều khiển bật tắt đèn, quạt cho phòng khách và phòng ngủ 30

Trang 9

3.3.3 Thu thập dữ liệu nhiệt độ và độ ẩm trong nhà 35

3.3.4 Cảm biến chuyển động cho nhà vệ sinh 36

3.4 Thiết kế ứng dụng trên điện thoại thông minh 37

3.4.1 Ứng dụng điều khiển đèn, quạt 37

3.4.2 Ứng dụng panel hiển thị trung tâm 42

TÀI LIỆU THAM KHẢO 47

Trang 10

MỤC LỤC HÌNH ẢNH

Hình 2.1 Sơ đồ khối hệ thống 4

Hình 2.2 Bo mạch phát triển lên thành một máy tính mini 9

Hình 2.3 Các kết nối trên Raspberry Pi 4 10

Hình 2.4 Cảm biến khí gas MQ2 11

Hình 2.5 Cảm biến chuyển động 12

Hình 2.6 Những thiết bị đi kèm khác 13

Hình 2.7 Dịch vụ Firebase 15

Hình 2.8 Ứng dụng MIT App Inventor 2 18

Hình 3.1 Trang web tải hệ điều hành Raspbian 19

Hình 3.2 Chọn đến đường dẫn chứa hệ điều hành Raspbian 20

Hình 3.3 Flash thẻ micro SD để cài hệ điều hành 20

Hình 3.4 Quá trình flash micro SD hoàn thành 21

Hình 3.5 Giao diện của hệ điều hành Raspbian sau khi cài đặt 21

Hình 3.6 Lệnh cài đặt dịch vụ Firebase trên Raspbian 22

Hình 3.7 Tạo project Firebase 22

Hình 3.8 Đặt tên cho project Firebase 23

Hình 3.9 Tính năng phân tích dữ liệu của cho project Firebase 24

Hình 3.10 Chọn tài khoản phân tích dữ liệu 24

Hình 3.11 Hoàn thành quá trình tạo project 25

Hình 3.12 Giao diện project vừa được tạo 26

Hình 3.13 Tạo Realtime Database 26

Hình 3.14 Tạo data cho project 27

Hình 3.15 Cấp quyền chỉnh sửa dữ liệu cho Raspberry Pi 27

Hình 3.16 Tạo kết nối web 28

Hình 3.17 Firebase SDK snippet 29

Hình 3.18 Database secrets code 29

Hình 3.19 Khởi tạo project App Inventor 2 38

Hình 3.20 Designer screen 1 39

Hình 3.21 Blocks screen 1 39

Hình 3.22 Designer screen 2 40

Hình 3.23 Blocks screen 2 41

Hình 3.24 Designer panel trung tâm 42

Hình 3.25 Nhập Firebase Token và FirebaseURL 43

Hình 3.26 Blocks của panel trung tâm 44

Hình 3.27 Hình ảnh thực tế của ứng dụng trên panel trung tâm 45

Hình 3.28 Hình ảnh thực tế của ứng dụng điều khiển 45

Trang 11

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1:Bảng kê chi phí công nghệ và các thiết bị sử dụng trong mô hình 6

dahh gia thue trahg pua trihh xah xuat bot giay tai hha may ehe bieh go xuat hhau khau hghi xohdahh gia thue trahg pua trihh xah xuat bot giay tai hha may ehe bieh go xuat hhau khau hghi xohdahh gia thue trahg pua trihh xah xuat bot giay tai hha may ehe bieh go xuat hhau khau hghi xohdahh gia thue trahg pua trihh xah xuat bot giay tai hha may ehe bieh go xuat hhau khau hghi xoh61Thursday, June 13, 20248:50:49 PM8:50:49 PM61Thursday, June 13, 20248:50:49 PM8:50:49 PM61Thursday, June 13, 20248:50:49 PM8:50:49 PM

Trang 12

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

TỪ VIẾT TẮT TIẾNG ANH TIẾNG VIỆT IOT Internet Of Things Mạng lưới vạn vật kết

nối internet API Application Programming

Interface

Phương thức trung

gian kết nối các ứng

dụng và thư viện khác nhau

RAM Random Access Memory Bộ nhớ lưu trữ tạm thời

HDMI High-Definition Multimedia Interface

Giao diện đa phương tiện độ phân giải cao GPIO General-purpose

input/output

Cửa ngõ giao tiếp vào/ra của vi điều khiển

SD Card Secure Digital Card Thẻ nhớ MIT Massachusetts Institute of

Technology

Viện Công nghệ Massachusetts OS Operating system Hệ điều hành

Trang 13

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tấn Đạt Trần Văn Lập

Trang 1

1.1 Định nghĩa nhà thông minh

Nhà thông minh (tiếng anh là "Smart Home") hoặc hệ thống nhà thông minh là một ngôi nhà/ căn hộ được trang bị các hệ thống tự động thông minh cùng với các bố trí hợp lý, các hệ thống này có khả năng tự điều phối các hoạt động trong ngôi nhà theo thói quen sinh hoạt và nhu cầu cá nhân của gia chủ Chúng ta cũng có thể hiểu ngôi nhà thông minh là một hệ thống chỉnh thể mà trong đó, tất cả các thiết bị điện tử gia dụng đều được liên kết với thiết bị điều khiển trung tâm và có thể phối hợp với nhau để cùng thực hiện một chức năng Các thiết bị này có thể đưa ra cách xử lý tình huống được lập trình trước, hoặc là được điều khiển và giám sát từ xa nhằm mục đính là cho cuộc sống ngày càng tiện nghi, an toàn và góp phần sử dụng hợp lý các nguồn tài nguyên Các thành phần của hệ thống nhà thông minh bao gồm các cảm biến (như cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, cảm biến ánh sáng, …), các bộ điều khiển hoặc máy chủ và các thiết bị chấp hành khác Nhờ hệ thống cảm biến, các bộ điều khiển và máy chủ có thể theo dõi các trạng thái bên trong ngồi nhà để đưa ra các quyết định điều khiển các thiết bị chấp hành một cách phù hợp nhằm đảm bảo môi trường sống tốt nhất cho con người Ngoài ra, cùng với sự phát triển của các thiết bị điện tử cá nhân như máy tính bảng và điện thoại thông minh cùng hạ tầng thông tin ngày càng tiên tiến như internet hoặc các mạng thông tin di động 3G, 4G, 5G ngày nay các hệ thống nhà thông minh còn cung cấp khả năng tương tác với người sử dụng thông qua các giao diện cảm ứng trên điện thoại thông minh cho phép con người có thể giám sát và điều khiển ngôi nhà từ bất cứ đâu Tùy theo theo nhu cầu, người sử dụng có thể cấu hình hệ thống theo kịch bản bất kì như lập trình hẹn giờ tắt đèn khi ngủ, hoặc quên tắt tivi, kéo rèm cửa sổ,… khi tới nơi làm việc, họ có điều khiển qua điện thoại thông minh - smartphone để điều khiển từ xa

Trang 14

1.2 Các thành phần cơ bản của hệ thống nhà thông minh

Các thành phần cơ bản của hệ thống nhà thông minh bao gồm hệ thống cảm biến nhiệt độ, cảm biến ánh sáng, cảm biến mưa, … các bộ điều khiển hoặc máy chủ và các thiết bị chấp hành khác Nhờ hệ thống cảm biến, các bộ điều khiển và máy chủ có thể theo dõi các trạng thái bên trong ngôi nhà để đưa ra các quyết định điều khiển các thiết bị chấp hành một cách phù hợp nhằm đảm bảo môi trường sống tốt nhất

1.3 Những lợi ích của nhà thông minh

- Tăng thêm sự an toàn qua việc điều khiển chiếu sáng và thiết bị điện: Giúp kiểm soát các thiết bị điện và việc bật tắt đèn bằng chiếc điện thoại thông minh - Gia tăng quan sát thông qua camera an ninh: Chúng ta không thể có mặt ở mọi

nơi cùng lúc Điều này thường khiến ta bỏ lỡ việc đang diễn ra ngay trong nhà hay sân vườn nhà mình

- Cảnh báo nguy hiểm khi có rò rỉ khí gas: Hệ thống sẽ cảnh báo khi có phát hiện khí gas bị rò rỉ và sẽ bật quạt hút để làm tản khí gas trong nhà Đồng thời sẽ cảnh báo gia chủ bằng cách hú còi báo động và cảnh báo bằng đèn

- Tiết kiệm thời gian: Giúp gia chủ tiết kiệm thời gian

- Tiết kiệm tiền điện và gia tăng tính tiện nghi: Hệ thống đèn tự động bật tắt sẽ giúp gia chủ tiết kiệm điện năng, từ đó tiết kiệm được một khoản tiền cho gia đình

1.4 Những xu hướng phát triển của nhà thông minh ở Việt Nam

Vài năm trở lại đây, khi thế giới đang dần tiến vào kỷ nguyên Internet of Thing (Kết nối vạn vật qua internet), nhà thông minh trở thành một xu hướng công nghệ tất yếu

612413068:50:48 PM8:50:48 PM612413068:50:48 PM8:50:48 PM612413068:50:48 PM8:50:48 PM

Trang 15

Trang 3 và cũng sẽ là tiêu chuẩn của nhà ở hiện đại Việt Nam cũng không nằm ngoài xu hướng này Nhà thông minh là một khái niệm không còn xa lạ với nhiều người Thị trường nhà thông minh Việt Nam phát triển mạnh và chủ yếu ở các thành phố lớn như: Thành phố Hồ Chí Minh, Hà Nội, Đà Nẵng, …

1.5 Kết luận chương

Chương 1 đã trình bày một cách tổng quan về Iot và nhà thông minh là một trong những ứng dụng đang rất được quan tâm hiện nay dựa trên nền tảng IoT Qua đó có thể thấy rằng việc thiết kế một hệ thống nhà thông minh được xem là một trong những nhu cầu thiết yếu cho cuộc sống trong cuộc cách mạng 4.0

Trang 16

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG, MÔ HÌNH

Trang 17

Trang 5  Khối xử lý trung tâm: Điều khiển mọi sự hoạt động của hệ thống theo chương

trình đã nạp sẵn Nhận tín hiệu từ khối thu, xử lý rồi gửi tín hiệu điều khiển đến khối phát Dữ liệu được lấy từ khối đọc dữ liệu cùng với khối thu đưa đến khối giám sát và điều khiển

 Khối nguồn: Cung cấp nguồn để các thiết bị hoạt động trong hệ thống

vi

lý

trung tâm hiển thị lên giao diện đã thiết kế

Trang 18

Bảng 2.1:Bảng kê chi phí công nghệ và các thiết bị sử dụng trong mô hình

STT Tên công nghệ/ thiết bị sử dụng

01 Cái 32,000 32,000

3 Cảm biến chuyển động

01 Cái 42,000 42,000

4 Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm

01 Cái 58,000 58,000 5 Còi báo 01 Cái 12,000 12,000 6 Breadboard 01 Cái 25,000 25,000 7 Đèn led 04 Cái 1,000 4,000 8 Quạt 5VDC 02 Cái 15,000 30,000 9 Dây điện 04 Bó

Inventor 2 01 Tài khoản Miễn phí

Miễn phí

Tổng chi phí 2,278,000 612413068:50:48 PM8:50:48 PM612413068:50:48 PM8:50:48 PM612413068:50:48 PM8:50:48 PM

Trang 19

Trang 20

2.2 Các thiết bị cần thiết để xây dựng mô hình

2.2.1 Giới thiệu về Raspberry Pi

Raspberry Pi là từ để chỉ các máy tính chỉ có một board kích thước chỉ bẳng một thẻ tín dụng, được phát triển tại Anh bởi Raspberry Pi Foundation với mục đích ban đầu là thúc đẩy việc giảng dạy về khoa học máy tính cơ bản trong các trường học và các nước đang phát triển

Thông số kỹ thuật của Raspberry Pi 4

 RAM: 4GB LPDDR4-2400 SDRAM

 Wifi chuẩn 2.4 GHz và 5.0 GHz IEEE 802.11ac Bluetooth 5.0  Cổng mạng Gigabit Ethernet

 2 cổng USB 3.0 và 2 cổng USB 2.0

 Chuẩn 40 chân GPIO, tương thích với các phiên bản trước

 Hỗ trợ 2 cổng ra màn hình chuẩn Micro HDMI với độ phân giải lên tới 4K  Cổng kết nối camera

Trang 21

Trang 9 Hình 2.2 Bo mạch phát triển lên thành một máy tính mini

Trang 22

Hình 2.3 Các kết nối trên Raspberry Pi 4

2.2.2 Cảm biến khí gas MQ2

MQ2 là cảm biến khí gas Nó được cấu tạo từ chất bán dẫn SnO2 Chất này có độ nhạy cảm thấp với không khí sạch Nhưng khi trong môi trường có chất gây cháy, độ dẫn của nó thay đổi ngay Khi môi trường sạch điện áp đầu ra của cảm biến thấp, giá trị điện áp đầu ra tăng khi nồng độ khí gây cháy xung quang MQ2 càng cao Chính nhờ đặc điểm này người ta thêm vào mạch đơn giản để biến đổi từ độ nhạy này sang điện áp MQ2 hoạt động rất tốt trong môi trường khí hóa lỏng LPG, H2 và các chất khí gây cháy khác Nó được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và dân dụng do mạch đơn giản và chi phí thấp

Trang 23

Trang 11  Dòng: 150mA

 Tín hiệu tương tự (analog, digital)

 Độ nhạy: 100 – 10000 ppm (Parts Per Million – một phần triệu, cảm biến sẽ phát hiện khí gas ở mức từ 100 đến 10000 trên một triệu phân tử không khí )  Thứ tự các chân:

Các chân Tính năng VCC Nguồn GND GND

A0 Tín hiệu Analog D0 Tín hiệu Digital

Trang 24

2.2.3 Cảm biến chuyển động

Thông số kỹ thuật:

 Điện áp hoạt độngs: 2.7~12VDC  Static power consumption: <0.1mA  Thời gian trễ: 2 giây

 Phạm vi cảm biến: 3 mét  Phạm vi quét: Dưới 100°

Hình 2.5 Cảm biến chuyển động

612413068:50:48 PM8:50:48 PM612413068:50:48 PM8:50:48 PM612413068:50:48 PM8:50:48 PM

Trang 25

Trang 26

2.3 Các ứng dụng và dịch vụ cần thiết trong mô hình

- Dịch vụ Firebase của Google: Dùng để đồng bộ dữ liệu theo thời gian thực với Raspberry Pi đồng thời gửi dữ liệu về điện thoại thông minh

- Ứng dụng “MIT App inventor 2”: Dùng để lập trình ứng dụng giao tiếp giữa Firebase và Raspberry Pi trên điện thoại thông minh

612413068:50:48 PM8:50:48 PM612413068:50:48 PM8:50:48 PM612413068:50:48 PM8:50:48 PM

Trang 27

Trang 15

2.3.1 Sơ lược về Firebase

Hình 2.7 Dịch vụ Firebase

Firebase là một nền tảng để phát triển ứng dụng di động và trang web, bao gồm

các API (viết tắt của Application Programming Interface – phương thức trung giankết

nối các ứng dụng và thư viện khác nhau.) đơn giản và mạnh mẽ mà không cần backend

hay server

Firebase là dịch vụ cơ sở dữ liệu hoạt động trên nền tảng đám mây – cloud Kèm theo đó là hệ thống máy chủ cực kỳ mạnh mẽ của Google Chức năng chính là giúp người dùng lập trình ứng dụng bằng cách đơn giản hóa các thao tác với cơ sở dữ liệu

Cụ thể là những giao diện lập trình ứng dụng API đơn giản Mục đích nhằm tăng số lượng người dùng và thu lại nhiều lợi nhuận hơn

Đặc biệt, còn là dịch vụ đa năng và bảo mật cực tốt Firebase hỗ trợ cả hai nền tảng Android và IOS Không có gì khó hiểu khi nhiều lập trình viên chọn Firebase làm nền tảng đầu tiên để xây dựng ứng dụng cho hàng triệu người dùng trên toàn thế giới

Trang 28

Lịch sử phát triển Firebase

Firebase ra đời với tên tiền thân là Envolve Đây là một nền tảng đơn giản chuyên cung cấp những API cần thiết để tích hợp tính năng chat vào trang web Bên cạnh ứng dụng nhắn tin trực tuyến, Envolve còn được người dùng sử dụng để truyền và đồng bộ hóa dữ liệu cho những ứng dụng khác như các trò chơi trực tuyến, … Do đó, các nhà sáng lập đã tách biệt hệ thống nhắn tin trực tuyến và đồng bộ dữ liệu thời gian thực thành hai phần riêng biệt

Trên cơ sở đó, năm 2012, Firebase ra đời với sản phẩm cung cấp là dịch vụ Backend-as-a-Service Tiếp đến, vào năm 2014, Google mua lại Firebase và phát triển nó thành một dịch vụ đa chức năng được hàng triệu người sử dụng cho đến hiện nay

Firebase Realtime Database là gì?

Khi đăng ký một tài khoản trên Firebase để tạo ứng dụng, chúng ta đã có một cơ sở dữ liệu thời gian thực Dữ liệu nhận được dưới dạng JSON Đồng thời nó cũng luôn được đồng bộ thời gian thực đến mọi kết nối client

Đối với các ứng dụng đa nền tảng, tất cả các client đều sử dụng cùng một cơ sở dữ liệu Nó được tự động cập nhật dữ liệu mới nhất bất cứ khi nào các lập trình viên phát triển ứng dụng Cuối cùng, tất cả các dữ liệu này được truyền qua kết nối an toàn SSL (viết tắt của từ Secure Sockets Layer là một tiêu chuẩn an ninh công nghệ toàn cầu tạo ra một liên kết giữa máy chủ web và trình duyệt) có bảo mật với chứng nhận 2048 bit

Trong trường hợp bị mất mạng, dữ liệu được lưu lại ở local, vì thế khi có mọi sự thay đổi nào đều được tự động cập nhật lên server của Firebase Bên cạnh đó, đối với các dữ liệu ở local cũ hơn với server thì cũng tự động cập nhật để được dữ liệu mới nhất

612413068:50:48 PM8:50:48 PM612413068:50:48 PM8:50:48 PM612413068:50:48 PM8:50:48 PM

Trang 29

Trang 17

Ưu điểm khi dùng Firebase

Triển khai ứng dụng nhanh chóng: Bởi không phải quan tâm đến phần backend

cùng các API tốt, hỗ trợ đa nền tảng, Firebase tiết kiệm rất nhiều thời gian quản lý và đồng bộ tất cả dữ liệu cho người dùng Song song đó, nó còn hỗ trợ xác thực thông tin khách hàng khiến việc triển khai ứng dụng nhanh chóng hơn

Bảo mật: Hoạt động trên nền tảng đám mây, sử dụng kết nối thông qua giao thức bảo mật SSL và cho phép phân quyền người dùng cơ sở dữ liệu bằng Javascript (là ngôn ngữ lập trình), các đặc điểm này của Firebase giúp nâng cao độ bảo mật cho các ứng dụng

Sự ổn định: Hầu hết các ứng dụng trên nền tảng Firebase luôn hoạt động ổn định

vì chúng được viết dựa trên nền tảng cloud cung cấp bởi Google Hơn nữa, nhờ Firebase mà việc nâng cấp hay bảo trì server cũng diễn ra khá đơn giản mà không cần phải dừng lại

Nhược điểm của Firebase

Nhược điểm của Firebase chính là phần Realtime Database (Dữ liệu đồng bộ theo thời gian thực), đúng hơn chỉ là phần database Cơ sở dữ liệu của họ được tổ chức theo kiểu cây phân nhánh, không phải là kiểu bảng nên những ai đang quen với SQL (Viết tắt của Structured Query Language, nghĩa là ngôn ngữ truy vấn dữ liệu) có thể sẽ gặp khó khăn từ mức đôi chút tới khá nhiều

2.3.2 Sơ lược về ứng dụng “ MIT App Inventor 2”

Trang 30

Hình 2.8 Ứng dụng MIT App Inventor 2

MIT App Inventor 2 dành cho Android là một ứng dụng web nguồn mở ban đầu được cung cấp bởi Google và hiện tại được duy trì bởi Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) Nền tảng cho phép nhà lập trình tạo ra các ứng dụng phần mềm cho hệ điều hành Android Bằng cách sử dụng giao diện đồ họa, nền tảng cho phép người dùng kéo và thả các khối mã (blocks) để tạo ra các ứng dụng có thể chạy trên thiết bị Android

Để dùng được App Inventor, người dùng không nhất thiết là lập trình viên App Inventor không đòi hỏi bạn phải có kiến thức về lập trình Thay vì viết các câu lệnh, bạn có thể thiết kế bộ mặt ứng dụng theo ý mình một cách trực quan và lắp ráp các thẻ lệnh để diễn đạt chức năng của phần mềm

App Inventor có sẵn đủ loại thẻ lệnh giúp bạn làm mọi việc với điện thoại Android: thẻ lưu giữ thông tin, thẻ lặp lại thao tác nào đó nhiều lần, thẻ thực hiện thao tác với điều kiện định trước

612413068:50:48 PM8:50:48 PM612413068:50:48 PM8:50:48 PM612413068:50:48 PM8:50:48 PM