Đề tài thiết bị phòng – chống xâm hại sử dụng esp32 và module a9g gsm gprs

Sử dụng ESP32 - một microcontroller đa năng với khả năng kết nối không dây - cùng với module A9G GSM/GPRS cho phép triển khai các giải pháp phòng chống xâm hại một cách hiệu quả và tiết

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

Hà Nội, tháng 5 năm 2024

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1

CHƯƠNG 2 CÁC LINH KIỆN VÀ PHẦN MỀM SỬ DỤNG 3

2.1 KIT ESP32 3

2.1.1 Tổng quan về ESP32 3

2.1.2 Cấu tạo 4

2.1.3 Các tính năng 5

2.1.4 Ưu và nhược điểm 5

2.1.5 Các loại ESP32 6

2.1.6 Ứng dụng 6

2.2 ĐÈN LED 7

2.2.1 Giới thiệu 7

2.2.2 Cấu tạo 8

2.2.3 Nguyên lý hoạt động 8

2.2.4 Ứng dụng 8

2.3 ĐIỆN TRỞ 9

2.3.1 Giới thiệu 9

2.3.2 Cấu tạo 10

2.3.3 Nguyên lý hoạt động 10

2.3.4 Các loại điện trở 11

2.3.5 Ứng dụng 11

2.4 MODULE A9G GSM GPRS GPS 12

2.4.1 Tổng quan 12

2.4.2 Cấu tạo 12

2.4.3 Sơ đồ các chân 13

2.4.4 Nguyên Lý Hoạt Động 14

2.4.5 Ưu, nhược điểm 14

2.4.6 Ứng Dụng 15

2.5 NÚT BẤM 17

2.5.1 Tổng Quan 17

2.5.2 Cấu Tạo 18

2.5.3 Nguyên Lý Hoạt Động 18

2.5.4 Ứng Dụng 18

2.6 CÒI CHÍP 19

2.6.1 Tổng Quan 19

2.6.2 Cấu Tạo 20

2.6.3 Các Chân 20

2.6.4 Nguyên Lý hoạt Động 20

2.6.5 Ứng Dụng 21

2.7 PHẦN MỀM ARDUINO IDE 21

2.7.1 Giới thiệu 21

2.7.2 Giao diện người dùng 22

2.7.3 Ngôn ngữ lập trình 23

2.7.4 Tính năng 23

2.7.5 Ưu và nhược điểm 23

2.7.6 Ứng dụng 24

2.8 PHẦN MỀM MÔ PHỎNG: PROTEUS 8 24

2.8.1 Giới thiệu 24

2.8.2 Tính năng nổi bật 25

2.8.3 Ưu và nhược điểm 27

2.8.4 Ứng dụng thực tế: 28

2.9 APP BLYNK 28

2.9.1 Tổng Quan 28

2.9.2 Các Chức Năng Nổi Bật 29

2.9.3 Ưu, Nhược Điểm 29

2.9.4 Ứng Dụng 30

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ VÀ THỰC HIỆN SẢN PHẨM THỰC TẾ 31

3.1 CHUẨN BỊ VẬT LIỆU 31

3.1.1 Các linh kiện 31

3.1.2 Vật tư và liệu thiết kế 31

3.2 THI CÔNG 33

3.3 THỬ NGHIỆM 34

Chức năng 1: Đàm thoại 34

Chức năng 2 Tạo xác minh an toàn bằng App Blynk 36

Chức năng 3 SOS 37

3.4 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ SƠ ĐỒ KHỐI 38

3.5 ĐÁNH GIÁ, NHỮNG KHÓ KHĂN VÀ HƯỚNG ĐI CỦA DỰ ÁN 40

3.5.1 Đánh Giá Hiệu Quả Dự Án 40

3.5.2 Giải Pháp Khắc Phục Và Hướng Đi Trong Tương Lai 40

PHẦN 4 KẾT LU•N 41

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU

Đề tài "Thiết Bị Phòng – Chống Xâm Hại sử dụng ESP32 và Module A9G GSM GPRS" mang một ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong bối cảnh xã hội hiện đại, khi

mà tình hình xâm hại, nhất là xâm hại đối với phụ nữ và trẻ em, đang ngày càng trởnên nghiêm trọng và phức tạp Việc phân tích tình hình xâm hại và áp dụng công nghệ vào việc phòng chống không chỉ là vấn đề cấp thiết mà còn thể hiện sự tiến

bộ của cộng đồng trong việc bảo vệ quyền lợi và an toàn cá nhân

Ở Việt Nam, các vụ việc xâm hại đã gây ra những hậu quả nghiêm trọng và để lại những tổn thương sâu sắc cho bản thân nạn nhân và gia đình họ Theo thống kê từ các cơ quan chức năng, số lượng vụ việc không không chỉ không giảm mà còn có

xu hướng tăng lên, điều này hàm ý một nguy cơ an ninh xã hội đáng báo động Sự

ra đời của các thiết bị phòng chống xâm hại, từ những giải pháp đơn giản như còi báo động cá nhân đến những hệ thống phức tạp hơn như camera giám sát, đã góp phần nâng cao cảnh giác và khả năng phòng vệ cho người dân

Tuy nhiên, một thực tế không thể phủ nhận là hệ thống phòng chống xâm hại tại Việt Nam vẫn còn nhiều hạn chế Rào cản về mặt kỹ thuật, chi phí đầu tư ban đầu, cũng như nhận thức của cộng đồng chưa cao là những trở ngại lớn trong việc áp dụng rộng rãi các biện pháp tiên tiến Bên cạnh đó, cơ sở hạ tầng hỗ trợ chưa thực

sự đồng bộ, dẫn đến việc một số giải pháp hoạt động không hiệu quả trong thực tiễn

Trong bối cảnh này, việc triển khai một hệ thống phòng chống xâm hại thông minh, linh hoạt và dễ tiếp cận là một giải pháp tiềm năng Sử dụng ESP32 - một microcontroller đa năng với khả năng kết nối không dây - cùng với module A9G GSM/GPRS cho phép triển khai các giải pháp phòng chống xâm hại một cách hiệu quả và tiết kiệm chi phí ESP32 hỗ trợ kết nối Bluetooth và Wi-Fi, trong khi module A9G làm việc trong mạng di động, tạo ra sự linh động cao trong việc triển khai hệ thống

Thông qua khả năng xử lý dữ liệu mạnh mẽ của ESP32, hệ thống có thể cảnh báo ngay lập tức tới người dùng khi có dấu hiệu bất thường, nhờ đó kịp thời hỗ trợ và ngăn chặn các nguy cơ xâm hại có thể xảy ra Module A9G lại cung cấp khả năng gửi tin nhắn và thực hiện cuộc gọi khẩn cấp đến các số điện thoại đã được cài đặt

sẵn, giúp thông báo tình trạng khẩn cấp tới những người có thể nhanh chóng ứng phó.

Dự án "Thiết Bị Phòng – Chống Xâm Hại sử dụng ESP32 và Module A9G GSM GPRS" không chỉ là bước tiến mới trong lĩnh vực công nghệ phòng chống xâm hại tại Việt Nam, mà còn mở ra hướng đi mới cho việc xây dựng một xã hội an toàn, lành mạnh, nơi mỗi cá nhân có thể cảm thấy được bảo vệ và yên tâm về tính an toàn cá nhân của mình

CHƯƠNG 2 CÁC LINH KIỆN VÀ PHẦN MỀM SỬ DỤNG

2.1 KIT ESP32

2.1.1 Tổng quan về ESP32

ESP32 là một module không dây với tích hợp Wi-Fi và Bluetooth, được pháttriển bởi Espressif Systems Nó được ra mắt sau sự thành công của người tiền nhiệm ESP8266, nhưng với nhiều cải tiến và tính năng mới ESP32 là một lựa chọn phổ biến trong cộng đồng IoT (Internet of Things) bởi vì nó cung cấp một giải pháp tự chứa và hiệu quả về chi phí để truyền tải dữ liệu qua Internet

Hình 2.1 Kit Esp32

2.1.2 Cấu tạo

Một mô-đun ESP32 tiêu chuẩn bao gồm bộ vi xử lý, bộ nhớ flash, bộ khuếch đại điều chỉnh Wi-Fi, Bluetooth, và nhiều bộ phận khác trên một PCB nhỏ gọn Phần cứng có thể được mở rộng sử dụng các loại pin và phụ kiện thông qua các chân GPIO

Hnh 2.2 Cu to ca ESP32

Sơ đồ các chân:

Hnh 2.3 Sơ đồ các chân ca ESP32

2.1.3 Các tính năng

Các tính năng của ESP32 bao gồm:

 Bộ xử lý Tensilica Xtensa LX6 kép nhân, chạy tốc độ lên đến 240MHz

 Bộ nhớ SRAM tích hợp với kích thước lớn

 Có khả năng kết nối Wi-Fi chuẩn 802.11 b/g/n và Bluetooth v4.2 + BR/EDR và BLE

 Hỗ trợ nhiều giao diện giao tiếp bao gồm UART, SPI, I2C, CAN

 Nhiều chân GPIO hỗ trợ PWM, ADC, DAC

 Hỗ trợ bảo mật WPA/WPA2 và WPA3 và một số giao thức mạng khác

 Cấu hình dễ dàng thông qua AT commands hoặc sử dụng các framework như ESP-IDF và Arduino.2.1.4 Các loại ESP32 phổ biến

2.1.4 Ưu và nhược điểm

2.1.5 Các loại ESP32

ESP32 đã được phát hành trong nhiều phiên bản khác nhau, mỗi loại có các tính năng nhất định được tối ưu hóa cho ứng dụng khác nhau Các loại phổ biến bao gồm ESP32-S, ESP32-WROOM, ESP32-WROVER với bổ sung RAM ngoài, và các phiên bản có chức năng đặc biệt như ESP32-PICO-D4

Hnh 2.4 Các loi ESP32

2.1.6 Ứng dụng

ESP32 được sử dụng rộng rãi trong việc phát triển các dự án IoT bao gồm:

 Home automation (tự động hóa nhà cửa)

 Thiết bị wearable thông minh

 Thiết lập hệ thống giám sát và điều khiển

 Mô-đun cho robot và drone

 Cổng kết nối không dây cho các hệ thống cảm biến

Hnh 2.5 Ứng dụng ca ESP32

2.2 ĐÈN LED

2.2.1 Giới thiệu

Đèn LED, viết tắt của “Light Emitting Diode” (điốt phát quang), là một loại thiết

bị bán dẫn có khả năng phát ra ánh sáng khi có dòng điện chạy qua Đèn LED đượcứng dụng rộng rãi trong đời sống hiện đại vì nhiều ưu điểm như tuổi thọ cao, hiệu suất sáng tốt, và tiết kiệm năng lượng

Hnh 2.6 Đèn led

2.2.2 Cấu tạo

Cấu tạo của đèn LED bao gồm:

 Lăng kính: giúp phân bố ánh sáng và có khả năng dẫn sáng tốt

 Chip LED: là bộ phận phát sáng chính của đèn

 Lớp bề mặt: bảo vệ các thành phần bên trong

 Lớp tiếp xúc: nơi kết nối với nguồn điện

 Bộ tản nhiệt: giúp giảm nhiệt độ cho đèn.

Hnh 2.7 Cu to ca đèn led

2.2.3 Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động của đèn LED dựa trên hiện tượng electroluminescence, khi các electron và lỗ trống trong vật liệu bán dẫn kết hợp với nhau và giải phóng nănglượng dưới dạng ánh sáng

2.2.4 Ứng dụng

●Chiếu sáng: trong nhà, văn phòng, đường phố

●Trang trí: tạo hiệu ứng ánh sáng đẹp mắt

●Nông nghiệp: hỗ trợ quá trình quang hợp cho cây trồng.

●Y học: trong các thiết bị y tế và liệu pháp ánh sáng

Hnh 2.9 Điện trở

2.3.2 Cấu tạo

Cấu tạo của điện trở bao gồm:

 Vật liệu: thường là một loại kim loại hoặc hợp kim có khả năng cản trở dòngđiện

 Lớp phủ: bảo vệ điện trở khỏi các yếu tố môi trường và cơ học

Hnh 2.10 Cu to ca điện trở

 ( I ) là cường độ dòng điện đi qua vật dẫn điện, đo bằng Ampe (A).

 ( R ) là điện trở của vật dẫn điện, đo bằng Ohm (Ω)

2.3.4 Các loại điện trở

Hnh 2.11 Các loi điện trở

 Điện trở cố định: có giá trị trở kháng không thay đổi

 Biến trở: cho phép thay đổi giá trị trở kháng thông qua một núm vặn hoặc trượt

 Thermistor: giá trị trở kháng thay đổi theo nhiệt độ

 Photoresistor: giá trị trở kháng thay đổi theo ánh sáng

2.3.5 Ứng dụng

Điện trở có nhiều ứng dụng trong các thiết bị điện tử từ đơn giản đến phức tạp, từ việc kiểm soát đèn LED cho đến việc điều chỉnh tín hiệu trong các mạch điện tử phức tạp

2.4 MODULE A9G GSM GPRS GPS

2.4.1 Tổng quan

Module A9G GSM/GPRS/GPS/BDS là một linh kiện hiện đại với khả năng kết nối

đa dạng, là giải pháp lý tưởng cho các dự án IoT (Internet of Things) và các ứng dụng di động nhờ sự kết hợp của các tính năng mạng di động, truyền thông không dây và định vị toàn cầu Được thiết kế để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về sự kết nối và tích hợp, module này mở rộng phạm vi địa lý và cải thiện khả năng liên lạc của các thiết bị

Module A9G bao gồm các chức năng cơ bản của một điện thoại di động như gửi/ nhận tin nhắn SMS, thực hiện/nhận cuộc gọi, kết nối GPRS để truy cập Internet, vàđiều quan trọng nhất là tính năng định vị GPS và BDS (Beidou Navigation Satellite System) Được thiết kế nhỏ gọn nhưng mạnh mẽ, module A9G trở thành một phần không thể thiếu trong việc phát triển các giải pháp IoT

2.4.2 Cấu tạo

Hnh 2.12 Cu to Module A9G GSM/GPRS/GPS/BDS

Module này được tích hợp một chip xử lý độc lập, bộ nhớ trong và cổng kết nối với anten GSM và GPS Module cung cấp một loạt các chân GPIO cho việc mở rộng kết nối và tích hợp với cảm biến khác nhau hoặc các module phụ trợ Thường

có một khe cắm SIM cho việc kết nối mạng di động và một khe cắm thẻ MicroSD cho tùy chọn lưu trữ dữ liệu cục bộ

2.4.3 Sơ đồ các chân

Hnh 2.13 Sơ đồ các chân ca Module A9G GSM/GPRS/GPS/BDS

Module A9G cung cấp các chân như UART chính để truyền thông với các microcontroller khác, chân ADC để đọc giá trị của cảm biến analog, cũng như chânnguồn và GND Thông thường sẽ có các chân khác dành cho I2C, SPI và digital input/output để tăng cường tính năng của module

2.4.4 Nguyên Lý Hoạt Động

Khi được cấp nguồn, module A9G sẽ thực hiện quá trình khởi động bản thân, nhận diện SIM và kết nối với mạng di động Truy cập GPRS cho phép thiết bị kết nối với Internet để gửi hoặc nhận dữ liệu trong khi chức năng GPS/BDS cho phép module định vị vị trí chính xác Các lệnh AT được sử dụng thông qua cổng UART cho phép kiểm soát các chức năng của module từ việc gửi SMS đến truy vấn vị trí GPS

2.4.5 Ưu, nhược điểm

Ưu điểm nổi bật của module A9G bao gồm khả năng kết nối đa dạng, giá thành hợp lý, kích thước nhỏ gọn và tính dễ sử dụng Tuy nhiên, nó cũng có vài nhược điểm như tiêu hao năng lượng tương đối cao khi định vị GPS hoạt động liên tục và

sự phụ thuộc vào mạng di động có sẵn

Ưu điểm

 Tích hợp Đa chức năng: Module A9G kết hợp GSM, GPRS, GPS, và BDS trong một linh kiện đơn lẻ, giúp giảm chi phí và độ phức tạp của hệ thống tổng thể Điều này cung cấp khả năng truyền thông không dây và định vị toàn cầu

 Chi phí hiệu quả: Với nhiều tính năng được tích hợp, module này là một lựa chọn chi phí hiệu quả cho các dự án di động và IoT

 Kích thước nhỏ gọn: Thiết kế nhỏ gọn của A9G phù hợp với nhiều ứng dụng, kể cả những thiết bị mà không gian là một yếu tố cần xem xét kỹ lưỡng

 Dễ dàng tích hợp: Module này có thể dễ dàng kết nối với các vi điều khiển (MCU) thông qua giao tiếp UART, làm cho quá trình tích hợp trong các dự

án trở nên đơn giản hơn

 Lập trình linh hoạt: A9G có thể được lập trình bằng các lệnh AT thông qua cổng UART, cho phép người dùng tùy chỉnh chức năng theo nhu cầu cụ thể của họ

Nhược điểm

 Tiêu hao năng lượng: Khi GPS hoạt động liên tục, module A9G có thể tiêu hao nhiều năng lượng, điều này có thể ảnh hưởng đến thời lượng pin của thiết bị

 Phụ thuộc mạng di động: Chức năng GSM/GPRS của module phụ thuộc vào

sự phủ sóng của mạng di động, nên có thể không hoạt động ở những vùng hẻo lánh hoặc có sự che chắn mạnh

 Độ chính xác GPS: Trong môi trường trong nhà hoặc các khu vực có sóng GPS bị che khuất, việc định vị có thể không chính xác như mong đợi

 Yếu tố nhiễu từ môi trường: Các yếu tố môi trường như thời tiết và nhiễu từ các thiết bị điện tử khác có thể ảnh hưởng tới hiệu suất của module

 Cần kỹ thuật lập trình: Dù việc lập trình có thể được thực hiện qua các lệnh

AT, nhưng để đạt được chức năng tối ưu, người dùng cần có kiến thức vững

về lập trình vi điều khiển

2.4.6 Ứng Dụng

 Theo dõi Phương tiện: Sử dụng GPS để cung cấp dịch vụ theo dõi xe ót, xe máy cho việc quản lý phương tiện, phòng chống trộm cắp và theo dõi hành trình

 Thiết bị Đeo thông minh: Các thiết bị như đồng hồ thông minh, vòng sức khỏe có thể tích hợp A9G để cung cấp dữ liệu định vị và khả năng giao tiếp

 Hệ thống An ninh và Giám sát: Sử dụng trong các hệ thống báo động và giám sát an ninh từ xa với khả năng gửi cảnh báo qua SMS hoặc kết nối Internet khi phát hiện sự cố

 Máy chủ Dự báo Thời tiết Độc lập: Thu thập dữ liệu từ cảm biến môi trườngkết hợp với khả năng kết nối GPRS để gửi dự báo thời tiết đến người dùng

di động

 Ứng dụng Nông nghiệp Thông minh: Được sử dụng để thu thập dữ liệu từ cảm biến trong nông nghiệp và giám sát các biến đổi môi trường, giúp quản

lý tưới tiêu và chăm sóc cây trồng hiệu quả

 Mạng lưới Cảm biến: Với khả năng kết nối không dây, module này có thể được sử dụng để kết nối mạng lưới các cảm biến để thu thập dữ liệu trong các ứng dụng IoT

 Thiết bị Giám sát Sức khỏe từ xa: Trong y tế, A9G có thể giúp theo dõi các chỉ số sức khỏe từ xa và gửi thông tin về các trung tâm y tế hoặc cho các bácsĩ

 Giải pháp Tối ưu hóa Logictics: Kết hợp với các hệ thống quản lý kho bãi vàlogistic để tối ưu hóa việc giao hàng và theo dõi hàng hóa

Hnh 2.14 Ứng dụng ca Module A9G GSM/GPRS/GPS/BDS

và có một mặt đáy bằng kim loại để kết nối với mạch.

2.5.2 Cấu Tạo

Hnh 2.16 Cu to nút bm

Nút bấm này có hai chân kim loại uốn cong ở dưới đáy, được thiết kế để hàn trực tiếp vào bảng mạch in (PCB) Chân kim loại này kết nối với các bộ phận bên trong,bao gồm một lò xo và một hoặc nhiều điểm liên lạc Mặt trên của nút bấm thường

có một miếng nhựa vuông để người dùng nhấn xuống

2.5.3 Nguyên Lý Hoạt Động

Khi không bị nhấn, các chân của nút bấm không được kết nối với nhau, làm cho mạch mở Khi người dùng nhấn nút, mặt nhựa sẽ đẩy các điểm tiếp xúc kim loại bên trong, làm cho chúng tiếp xúc và tạo ra một mạch kín Điều này cho phép dòngđiện chạy qua và tạo ra một tín hiệu điện tử có thể được sử dụng để kích hoạt sự kiện, chức năng hoặc bất kỳ hành động nào được lập trình

2.5.4 Ứng Dụng

 Giao diện người dùng: Nút bấm là một giao diện đầu vào cơ bản được sử dụng trong hầu hết các thiết bị có giao diện người dùng, từ điều khiển từ xa đến bảng điều khiển máy móc

 Dự án DIY và Mẫu mạch: Trong các dự án tự làm (DIY) và prototyping, nútbấm thường được sử dụng để kiểm tra và gỡ lỗi

 Toys and Games: Chúng thường xuyên được sử dụng trong đồ chơi và trò chơi điện tử để bắt đầu hoặc tương tác với trò chơi

 Dụng cụ học tập: Nút bấm được sử dụng trong bộ kit thực hành điện tử để học về logic mạch và cách tín hiệu điện tử được xử lý

 Các thiết bị tự động hóa: Trong tự động hóa nhà và công nghiệp, nút bấm cóthể được dùng để khởi động quy trình hoặc ngắt kết nối.

 Hệ thống bảo mật: Sử dụng như một phần của hệ thống nhập mật khẩu hoặc kích hoạt cảnh báo

2.6 CÒI CHÍP

2.6.1 Tổng Quan

Còi chíp, hay còn được gọi là buzzer, là một linh kiện điện tử thụ động có khả năng phát ra âm thanh khi được cấp điện Đây là một phần không thể thiếu trong việc tạo ra các cảnh báo âm thanh, phục vụ rộng rãi từ các thiết bị gia dụng đến các

hệ thống công nghiệp phức tạp Còi chíp thường được sử dụng như một thiết bị cảnh báo hoặc chỉ báo qua âm thanh Nó có thể sản xuất một loạt các âm thanh từ

âm bíp đơn giản đến các chuỗi âm nhạc phức tạp tùy vào cách nó được điều khiển Các còi chíp có thể hoạt động với các nguồn điện áp khác nhau và thường được thiết kế để dễ dàng tích hợp vào các mạch điện tử

Hnh 2.17 Còi chíp