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

GIỚI THIỆU

Đề tài "Thiết Bị Phòng – Chống Xâm Hại sử dụng ESP32 và Module A9G GSM GPRS" mang ý nghĩa quan trọng trong bối cảnh xã hội hiện đại, khi tình trạng xâm hại, đặc biệt là đối với phụ nữ và trẻ em, ngày càng nghiêm trọng Việc phân tích tình hình xâm hại và áp dụng công nghệ vào phòng chống không chỉ cấp thiết mà còn thể hiện sự tiến bộ trong bảo vệ quyền lợi và an toàn cá nhân Tại Việt Nam, các vụ xâm hại gây hậu quả nghiêm trọng, với số lượng vụ việc có xu hướng gia tăng, tạo ra nguy cơ an ninh xã hội đáng lo ngại Sự ra đời của các thiết bị phòng chống xâm hại, từ còi báo động cá nhân đến hệ thống camera giám sát, đã nâng cao cảnh giác và khả năng phòng vệ cho người dân.

Hệ thống phòng chống xâm hại tại Việt Nam hiện vẫn còn nhiều hạn chế, với rào cản kỹ thuật và chi phí đầu tư ban đầu cao Nhận thức của cộng đồng về vấn đề này chưa được nâng cao, tạo ra trở ngại lớn trong việc áp dụng các biện pháp tiên tiến Thêm vào đó, cơ sở hạ tầng hỗ trợ chưa đồng bộ, khiến cho một số giải pháp không phát huy hiệu quả trong thực tiễn.

Trong bối cảnh hiện nay, triển khai hệ thống phòng chống xâm hại thông minh và dễ tiếp cận là giải pháp tiềm năng Sử dụng ESP32 - microcontroller đa năng với khả năng kết nối không dây - kết hợp với module A9G GSM/GPRS, giúp triển khai các giải pháp hiệu quả và tiết kiệm chi phí ESP32 hỗ trợ kết nối Bluetooth và Wi-Fi, trong khi module A9G hoạt động trên mạng di động, mang lại tính linh hoạt cao cho hệ thống.

Hệ thống sử dụng ESP32 với khả năng xử lý dữ liệu mạnh mẽ, cho phép cảnh báo người dùng ngay lập tức khi phát hiện dấu hiệu bất thường, từ đó hỗ trợ kịp thời và ngăn chặn nguy cơ xâm hại Đồng thời, module A9G cung cấp tính 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 khả năng ứng phó nhanh chóng.

Dự án "Thiết Bị Phòng – Chống Xâm Hại sử dụng ESP32 và Module A9G GSM GPRS" đánh dấu bước tiến quan trọng trong công nghệ phòng chống xâm hại tại Việt Nam, đồng thời mở ra cơ hội xây dựng một xã hội an toàn và lành mạnh, giúp mỗi cá nhân cảm thấy được bảo vệ và yên tâm về an toàn cá nhân.

CÁC LINH KIỆN VÀ PHẦN MỀM SỬ DỤNG

KIT ESP32

ESP32 là một module không dây tích hợp Wi-Fi và Bluetooth, phát triển bởi Espressif Systems, ra mắt sau ESP8266 với nhiều cải tiến Nó trở thành lựa chọn phổ biến trong cộng đồng IoT nhờ vào giải pháp tự chứa và hiệu quả về chi phí cho việc truyền tải dữ liệu qua Internet.

Mô-đun ESP32 tiêu chuẩn tích hợp bộ vi xử lý, bộ nhớ flash, bộ khuếch đại Wi-Fi và Bluetooth cùng nhiều linh kiện khác trên một bảng mạch PCB nhỏ gọn Phần cứng của mô-đun có thể được mở rộng dễ dàng bằng cách sử dụng các loại pin và phụ kiện thông qua các chân GPIO.

Hnh 2.3 Sơ đồ các chân ca ESP32

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 Ưu điểm:

 Mạnh mẽ: Vi xử lý kép nhân cung cấp sức mạnh xử lý lớn cho các ứng dụng phức tạp.

 Đa năng: Các giao diện giao tiếp và IO đa dạng giúp kết nối với nhiều loại cảm biến và thiết bị ngoại vi.

 Kết nối không dây: Hỗ trợ Wi-Fi và Bluetooth tích hợp giúp dễ dàng kết nối vào mạng IoT.

 Lập trình dễ dàng: Hỗ trợ môi trường phát triển phong phú như Arduino, MicroPython, ESP-IDF.

 Chi phí hiệu quả: Giá cả cạnh tranh so với các giải pháp khác trên thị trường.

 Tiêu thụ năng lượng: Khi hoạt động ở chế độ full-feature, ESP32 có thể tiêu thụ khá nhiều năng lượng.

 Hạn chế bộ nhớ: Dù có RAM khá lớn nhưng vẫn có thể không đủ cho các ứng dụng lớn hoặc cần nhiều dữ liệu bộ nhớ cache.

ESP32 đã có nhiều phiên bản khác nhau, mỗi phiên bản được thiết kế với các tính năng tối ưu cho những ứng dụng riêng biệt Những loại phổ biến bao gồm ESP32-S, ESP32-WROOM và ESP32-WROVER, với các tùy chọn bổ sung RAM ngoài Ngoài ra, còn có các phiên bản đặc biệt như ESP32-PICO-D4, phục vụ cho các nhu cầu cụ thể.

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

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 được ứng 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.

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.

Đèn LED hoạt động dựa trên nguyên lý electroluminescence, trong đó các electron và lỗ trống trong vật liệu bán dẫn kết hợp, giải phóng năng lượng dưới dạng ánh sáng.

●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 2.8 Ứng dụng ca đèn led

ĐIỆN TRỞ

2.3.1 Giới thiệu Điện trở, hay còn gọi là Resistor, là một linh kiện điện tử thụ động với hai tiếp điểm kết nối Chức năng chính của nó là để điều chỉnh mức độ tín hiệu, hạn chế cường độ dòng điện chảy trong mạch, dùng để chia điện áp, và kích hoạt các linh kiện điện tử chủ động như transistor.

Cấu tạo của điện trở bao gồm:

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

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

Nguyên lý hoạt động của điện trở dựa trên định luật Ohm, với công thức tính điện trở là R=IU, trong đó:

 ( U ) là hiệu điện thế giữa hai đầu vật dẫn điện, đo bằng Vôn (V).

 ( 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).

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.

MODULE A9G GSM GPRS GPS

Module A9G GSM/GPRS/GPS/BDS là linh kiện hiện đại, lý tưởng cho các dự án IoT và ứng dụng di động nhờ khả năng kết nối đa dạng Với sự kết hợp giữa mạng di động, truyền thông không dây và định vị toàn cầu, module này đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về kết nối và tích hợp, mở rộng phạm vi địa lý và cải thiện khả năng liên lạc của thiết bị.

Module A9G tích hợp các chức năng cơ bản của điện thoại di động như gửi/nhận tin nhắn SMS, thực hiện/nhận cuộc gọi và kết nối GPRS để truy cập Internet Đặc biệt, tính năng định vị GPS và BDS (Hệ thống vệ tinh định vị Beidou) là điểm nổi bật của module này Với thiết kế nhỏ gọn nhưng mạnh mẽ, A9G trở thành lựa chọn lý tưởng cho việc phát triển các giải pháp IoT.

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

Module này được trang bị chip xử lý độc lập, bộ nhớ trong và cổng kết nối với anten GSM và GPS Nó cung cấp nhiều chân GPIO để mở rộng kết nối và tích hợp với các cảm biến hoặc module phụ trợ khác Ngoài ra, module còn có khe cắm SIM để kết nối mạng di động và khe cắm thẻ MicroSD cho việc lưu trữ dữ liệu cục bộ.

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

Module A9G được trang bị các chân UART chính cho việc giao tiếp với các vi điều khiển khác, chân ADC để đọc giá trị từ cảm biến analog, cùng với chân nguồn và GND Ngoài ra, module còn tích hợp các chân bổ sung cho I2C, SPI và đầu vào/đầu ra số, nhằm nâng cao tính năng của nó.

Khi được cấp nguồn, module A9G khởi động, nhận diện SIM và kết nối mạng di động Việc truy cập GPRS giúp thiết bị kết nối Internet để gửi và nhận dữ liệu, trong khi chức năng GPS/BDS cho phép định vị chính xác Các lệnh AT qua cổng UART được sử dụng để kiểm soát 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

Module A9G tích hợp nhiều chức năng như GSM, GPRS, GPS và BDS trong một linh kiện duy nhất, giúp giảm chi phí và đơn giản hóa hệ thống tổng thể Nhờ đó, nó cung cấp khả năng truyền thông không dây và định vị toàn cầu hiệu quả.

 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.

A9G có thiết kế nhỏ gọn, lý tưởng cho nhiều ứng dụng, đặc biệt là trong những thiết bị yêu cầu tiết kiệm không gian.

Module này cho phép tích hợp dễ dàng với các vi điều khiển (MCU) thông qua giao tiếp UART, giúp đơn giản hóa quá trình tích hợp trong các dự án.

A9G hỗ trợ lập trình linh hoạt thông qua các lệnh AT qua cổng UART, cho phép người dùng tùy chỉnh chức năng theo nhu cầu cụ thể của họ.

Khi module A9G hoạt động liên tục với GPS, nó sẽ tiêu hao một lượng năng lượng lớn, dẫn đến ảnh hưởng tiêu cực đến thời lượng pin của thiết bị.

Chức năng GSM/GPRS của module phụ thuộc vào mức độ phủ sóng của mạng di động, vì vậy nó có thể không hoạt động hiệu quả ở những khu vực hẻo lánh hoặc nơi có nhiều vật cản.

Độ chính xác của GPS có thể bị ảnh hưởng trong môi trường trong nhà hoặc những khu vực có sóng GPS bị che khuất, dẫn đến việc định vị không đạt yêu cầu như mong đợi.

Yếu tố môi trường, bao gồm thời tiết và nhiễu từ các thiết bị điện tử khác, có thể tác động đáng kể đến 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.

Sử dụng GPS để theo dõi phương tiện như ô tô và xe máy giúp quản lý hiệu quả, ngăn chặn trộm cắp và theo dõi hành trình một cách chính xác.

NÚT BẤM

Nút bấm vuông 2 chân 6x6x5mm là linh kiện thiết yếu trong nhiều bảng mạch và dự án điện tử, giúp tạo ra giao diện người dùng hiệu quả Với kích thước nhỏ gọn 6x6mm và độ cao 5mm, linh kiện này lý tưởng cho các ứng dụng cần tối ưu hoá không gian Được làm từ nhựa cứng và có mặt đáy bằng kim loại, nút bấm này đảm bảo kết nối chắc chắn với mạch.

Nút bấm được thiết kế với hai chân kim loại uốn cong ở dưới đáy, cho phép hàn trực tiếp vào bảng mạch in (PCB) Các chân kim loại này kết nối với các bộ phận bên trong, bao gồm lò xo và một hoặc nhiều điểm liên lạc Mặt trên của nút bấm thường có một miếng nhựa vuông để người dùng dễ dàng nhấn xuống.

Khi không bị nhấn, các chân của nút bấm không kết nối, khiến mạch mở Khi người dùng nhấn nút, mặt nhựa đẩy các điểm tiếp xúc kim loại bên trong, tạo ra mạch kín Điều này cho phép dòng điện chạy qua, tạo ra tín hiệu điện tử để kích hoạt sự kiện, chức năng hoặc hành động đã được lập trình.

Nút bấm là một yếu tố giao diện người dùng thiết yếu, được sử dụng rộng rãi trên nhiều thiết bị, từ điều khiển từ xa cho đến bảng điều khiển máy móc.

 Dự án DIY và Mẫu mạch: Trong các dự án tự làm (DIY) và prototyping, nút bấm 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.

Nút bấm là một dụng cụ học tập quan trọng trong bộ kit thực hành điện tử, giúp người học hiểu về logic mạch và quy trình xử lý tín hiệu điện tử.

 Các thiết bị tự động hóa: Trong tự động hóa nhà và công nghiệp, nút bấm có thể 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.

CÒI CHÍP

Còi chíp, hay buzzer, là linh kiện điện tử thụ động phát ra âm thanh khi có điện Nó là phần quan trọng trong việc tạo cảnh báo âm thanh, được sử dụng rộng rãi từ thiết bị gia dụng đến hệ thống công nghiệp Còi chíp hoạt động như thiết bị cảnh báo hoặc chỉ báo âm thanh, có khả năng tạo ra nhiều loại âm thanh khác nhau, từ âm bíp đơn giản đến chuỗi âm nhạc phức tạp Các còi chíp tương thích với nhiều nguồn điện áp và thiết kế dễ dàng tích hợp vào mạch điện tử.

Còi chíp điện tử cơ bản gồm một vỏ nhựa và màng piezoelectric gắn vào bảng mạch nhỏ Khi có điện áp, màng piezoelectric dao động và phát ra âm thanh Còi chíp chỉ cần hai chân kết nối: một cho đầu vào điện áp và một cho đầu ra tín hiệu âm thanh.

Còi chíp có hai chân đơn giản:

- Chân (+): Được kết nối với nguồn điện tích cực.

- Chân (-): Được kết nối với nguồn điện tiêu cực hoặc mặt đất (ground).

Sự đảo ngược cực có thể không ảnh hưởng đến chức năng của còi chíp, nhưng để đảm bảo hoạt động tối ưu, người dùng nên kết nối theo đúng hướng dẫn của nhà sản xuất.

Còi chíp hoạt động dựa trên hiệu ứng piezoelectric, trong đó điện áp được áp dụng khiến màng piezoelectric rung động ở tần số cụ thể để phát ra âm thanh Tần số và âm lượng của âm thanh phát ra phụ thuộc vào kích thước của màng và kiểu điện áp, có thể là liên tục hoặc xung.

 Thiết bị báo thức và đồng hồ: Phát ra âm thanh cảnh báo vào những thời điểm được lập trình sẵn.

 Hệ thống an ninh: Cảnh báo nguy hiểm thông qua âm thanh lớn khi phát hiện xâm nhập không mong muốn hoặc khí gas.

Các thiết bị văn phòng và gia dụng, như máy in và lò vi sóng, thường được trang bị buzzer để thông báo khi công việc hoàn thành hoặc khi xảy ra sự cố.

 Điện tử tiêu dùng và đồ chơi: Buzzer được sử dụng trong đồ chơi trẻ em để tạo ra âm thanh kích thích sự chú ý hoặc tương tác.

Hệ thống điều khiển tự động đóng vai trò quan trọng trong các ứng dụng tự động hóa, cung cấp phản hồi âm thanh kịp thời cho người dùng khi có sự kiện hoặc điều chỉnh quan trọng xảy ra.

 Thiết bị y tế: Buzzer có trong máy đo huyết áp và các thiết bị y tế để báo hiệu kết quả đo hoặc cảnh báo.

PHẦN MỀM ARDUINO IDE

Arduino IDE là môi trường phát triển tích hợp chính thức cho phép người dùng viết và tải các chương trình, hay còn gọi là "sketches", vào bảng điều khiển Arduino Phần mềm này là công cụ lập trình lý tưởng cho những người mới bắt đầu trong lĩnh vực lập trình và phát triển phần cứng.

Hnh 2.19 Giao diện người dùng Arduino IDE

Arduino IDE sở hữu giao diện người dùng đồ họa (GUI) thân thiện và dễ sử dụng, giúp lập trình viên thuận tiện trong việc viết mã, kiểm tra và tải các sketch lên bảng mạch.

Arduino là một nền tảng lập trình với giao diện chính là trình soạn thảo văn bản cho việc nhập mã Nó đi kèm với các nút chức năng giúp biên dịch và tải chương trình xuống bảng mạch một cách dễ dàng.

Arduino IDE sử dụng ngôn ngữ lập trình C/C++, cung cấp các thư viện tiêu chuẩn giúp người dùng dễ dàng điều khiển cảm biến và thiết bị ngoại vi thông qua bảng Arduino.

 Biên dịch và Tải lên: Cho phép người dùng biên dịch và tải các sketches từ IDE xuống bảng Arduino chỉ bằng một cú nhấp chuột.

 Quản lý Thư viện: Dễ dàng tìm kiếm, thêm và quản lý thư viện trong cộng đồng Arduino để sử dụng trong dự án của bạn.

 Hỗ trợ Bảng mạch: Hỗ trợ nhiều loại bảng mạch Arduino và liên tục cập nhật cho các mẫu mới.

 Trình Serial Monitor: Cho phép giao tiếp giữa máy tính và bảng Arduino qua cổng Serial, rất hữu ích cho việc gỡ lỗi.

 Mã mẫu: IDE cung cấp nhiều mã mẫu để giúp người mới bắt đầu học cách điều khiển phần cứng.

2.7.5 Ưu và nhược điểm Ưu điểm:

 Dễ tiếp cận: Arduino IDE là phần mềm miễn phí và mã nguồn mở, rất phổ biến trong giáo dục STEM.

 Cộng đồng lớn: Có một cộng đồng lớn và rất nhiệt tình, sẵn lòng hỗ trợ và chia sẻ kinh nghiệm.

 Cross-platform: Chạy được trên nhiều HĐH khác nhau như Windows, macOS và Linux.

 Tài liệu đầy đủ: Có rất nhiều tài liệu, hướng dẫn và sách giáo khoa về cách sử dụng Arduino và Arduino IDE.

Arduino IDE không phải là sự lựa chọn tối ưu cho các dự án phần mềm lớn hoặc phức tạp do thiếu các tính năng quan trọng của một IDE hoàn chỉnh, chẳng hạn như quản lý dự án và khả năng gỡ lỗi chuyên sâu.

Thiếu các tính năng cao cấp như tiếp hợp mã, tái cấu trúc mã và hỗ trợ đa luồng có thể khiến các nhà phát triển có kinh nghiệm cảm thấy bị giới hạn trong khả năng phát triển phần mềm.

Arduino IDE là công cụ phổ biến trong giảng dạy, giúp tạo mẫu nhanh, phát triển sản phẩm cho người đam mê và thậm chí hỗ trợ trong việc sản xuất các sản phẩm thương mại.

Hnh 2.20 Ứng dụng Arduino IDE trong giảng dy

PHẦN MỀM MÔ PHỎNG: PROTEUS 8

Proteus 8 là một phần mềm mô phỏng và thiết kế mạch điện tử được phát triển bởi công ty Labcenter Electronics Phần mềm này được chia thành hai thành phần chính: ISIS và ARES.

ISIS (Intelligent Schematic Input System):

ISIS là phần mềm mô phỏng mạch điện, cho phép người dùng thiết kế và kiểm tra sơ đồ mạch điện tử trên máy tính trước khi chế tạo thực tế Hệ thống này giúp tiết kiệm chi phí và thời gian bằng cách giảm thiểu việc thử nghiệm vật lý Ngoài ra, ISIS còn cung cấp một thư viện phong phú với hàng nghìn linh kiện từ nhiều nhà cung cấp khác nhau.

ARES (Advanced Routing and Editing Software):

ARES là phần mềm thiết kế bảng mạch in (PCB layout) thuộc bộ công cụ Proteus Sau khi hoàn thành mô phỏng mạch với ISIS, bạn có thể chuyển đổi mô hình sang ARES để thực hiện thiết kế vật lý bảng mạch ARES hỗ trợ tạo lớp, sắp xếp linh kiện và vẽ đường dẫn điện, mang lại nhiều tính năng tự động hóa hữu ích cho người dùng.

1 Mô phỏng Thời gian Thực:

- Mô phỏng chức năng thực tế của các mạch điện tử giúp xác định và giải quyết các lỗi trước khi sản xuất bảng mạch.

2 Thư viện linh kiện đa dạng:

- Cung cấp thư viện linh kiện phong phú, chứa rất nhiều linh kiện điện tử cùng với dữ liệu kỹ thuật đầy đủ.

Tính năng ARES giúp người dùng dễ dàng chuyển đổi từ sơ đồ mạch sang thiết kế PCB, đồng thời tự động hóa quy trình đặt linh kiện và điều chỉnh đường dẫn điện một cách mượt mà.

4 Phân tích Mạch Điện Tử:

- Proteus 8 cung cấp khả năng phân tích mạch với các công cụ mô phỏng như biểu đồ, phân tích tần số, và thậm chí phân tích tải động.

- Các tính năng quản lý giúp theo dõi tất cả các tệp và cài đặt liên quan đến một dự án cụ thể.

Hỗ trợ mô phỏng vi điều khiển với tính năng gỡ lỗi VSM (Virtual System Modelling) cho phép lập trình và gỡ lỗi chương trình vi điều khiển một cách trực tiếp, mang lại trải nghiệm gần gũi với thực tế.

- Hỗ trợ co-simulation với các phần mềm lập trình vi điều khiển bên ngoài như Keil MDK-ARM, IAR, và mikroC PRO.

8 Hỗ trợ xuất file sản xuất:

- Có khả năng tạo ra tất cả các tệp cần thiết cho quá trình sản xuất PCB, bao gồmGerber files và Excellon drill files.

2.8.3 Ưu và nhược điểm Ưu điểm:

 Giao diện người dùng trực quan, dễ sử dụng, phù hợp cả với người mới bắt đầu và chuyên nghiệp.

 Tính năng mô phỏng mạnh mẽ, giúp kiểm tra kỹ lưỡng trước khi tiến hành sản xuất thực tế.

 Thường xuyên được cập nhật để đảm bảo tương thích với các linh kiện và công nghệ mới.

 Tuy có thư viện linh kiện đa dạng nhưng đôi khi không đầy đủ, yêu cầu người dùng phải tự tạo thư viện cho các linh kiện đặc biệt.

 Chi phí bản quyền cho phần mềm có thể cao, đặc biệt với nhu cầu cá nhân hoặc các tổ chức nhỏ.

Proteus 8 được sử dụng rộng rãi trong giáo dục, R&D và trong ngành công nghiệp để prototyping và sản xuất mạch điện tử Phần mềm này giúp tiết kiệm thời gian và tài nguyên bằng cách phát hiện và giải quyết vấn đề trước khi mạch được in ra.

APP BLYNK

Hnh 2.23 Giao diện app Blynk

Blynk là nền tảng đám mây mạnh mẽ cho phát triển và quản lý dự án Internet of Things (IoT), giúp kỹ sư và nhà phát triển tạo giao diện tùy chỉnh để điều khiển và theo dõi dự án từ xa qua ứng dụng di động hoặc web Với giao diện kéo và thả đơn giản, người dùng có thể dễ dàng tạo bảng điều khiển số hoá để tương tác với phần cứng và dữ liệu thời gian thực Blynk hỗ trợ hầu hết các nền tảng điều khiển phổ biến như Arduino, Raspberry Pi, ESP8266, ESP32, mang đến tính linh hoạt và khả năng mở rộng cao cho người dùng.

2.9.2 Các Chức Năng Nổi Bật

Thiết kế bảng điều khiển cho phép người dùng tùy chỉnh với nhiều widget đa dạng, bao gồm nút bấm, cảm biến đọc, và biểu đồ thời gian thực, mang đến nhiều lựa chọn linh hoạt để tạo ra bảng điều khiển phù hợp với nhu cầu sử dụng.

Kết nối phần cứng hỗ trợ đa dạng các thiết bị và giao thức truyền thông phổ biến như MQTT, HTTP, WebSockets, cùng nhiều giao thức khác, giúp tối ưu hóa khả năng tương tác và truyền tải dữ liệu.

- Chia sẻ Dự Án: Cho phép chia sẻ dự án IoT của bạn với người khác bằng cách sử dụng mã QR hoặc liên kết trực tiếp.

- Thông báo và Cảnh Báo: Gửi thông báo đẩy qua ứng dụng hoặc email khi có dữ liệu từ cảm biến hoặc sự kiện nào đó xảy ra.

Lập trình tự động cho phép tích hợp tính năng tự động hóa, giúp người dùng thiết lập các công việc hoặc kịch bản thông minh một cách dễ dàng, tương tự như IFTTT (If This Then That).

2.9.3 Ưu, Nhược Điểm Ưu điểm

- Dễ dàng sử dụng: Blynk rất thân thiện với người mới bắt đầu và không đòi hỏi nhiều kiến thức lập trình sâu sắc.

- Đa nền tảng: Hỗ trợ đa dạng các nền tảng phần cứng và hệ điều hành, tạo điều kiện cho sự tích hợp dễ dàng trong nhiều dự án.

- Mô hình Server Hybird: Blynk cho phép bạn chạy server cá nhân của mình hoặc sử dụng server đám mây của Blynk.

- Cộng đồng lớn: Có một cộng đồng đông đảo và một lượng lớn tài liệu hỗ trợ, từ các hướng dẫn đến các ví dụ dự án.

- Giới hạn trong phiên bản miễn phí: Một số tính năng nâng cao của Blynk chỉ có sẵn trong gói trả phí.

- Đòi hỏi kết nối Internet: Để tận dụng tất cả tính năng, phần cứng cần được kết nối liên tục với internet thông qua Blynk server.

Việc phụ thuộc vào nền tảng đám mây có thể gây ra rủi ro cho quyền truy cập và điều khiển các thiết bị IoT của bạn, đặc biệt nếu server Blynk gặp sự cố.

- Nhà thông minh: Từ việc điều khiển ánh sáng, nhiệt độ, đến các thiết bị đa phương tiện trong nhà.

- Tự động hóa nông nghiệp: Giám sát và điều khiển tưới tiêu, theo dõi điều kiện môi trường cho cây trồng.

- Giám sát sức khỏe và môi trường: Theo dõi chất lượng không khí, nhiệt độ, độ ẩm và các yếu tố môi trường khác.

- Thiết bị đeo: Kết nối và quản lý các thiết bị đeo thông minh và theo dõi hoạt động.

- Tự động hóa công nghiệp: Điều khiển và giám sát các quá trình sản xuất, máy móc và hệ thống thông gió.

Hnh 2.24 Sử dụng Blynk để điều khiển đèn led qua ESP32

THIẾT KẾ VÀ THỰC HIỆN SẢN PHẨM THỰC TẾ

CHUẨN BỊ VẬT LIỆU

 1 Module A9G GSM GPRS GPS có ăng ten

3.1.2 Vật tư và liệu thiết kế

Hnh 3.2 Vật tư và vật liệu sử dụng

THI CÔNG

Kết nối chân RX của Module A9G với chân TX của ESP32, và chân TX của Module với chân RX của ESP32 Nút Call được kết nối với chân 14, nút kết thúc cuộc gọi với chân 2, nút chấp nhận cuộc gọi đến với chân 5, và nút Xác nhận với chân 4 Còi chíp được kết nối với chân 18, nút khẩn cấp với chân 27, chân đèn LED với chân 26, và nút dừng chế độ SOS với chân 32.

THỬ NGHIỆM

Khi người dùng nhấn nút đàm thoại trên thiết bị, người sử dụng điện thoại và thiết bị có thể liên lạc với nhau.

Hnh 3.3 Kết quả Serial trong Arduino IDE

Hnh 3.4 Cuộc gọi đến sau khi nhn nút

Khi người dùng điện thoại muốn gọi đến thiết bị, người sử dụng thiết bị sẽ nhận được thông báo và chỉ cần nhấn nút Chấp nhận cuộc gọi để thực hiện kết nối.

Chức năng 2 Tạo xác minh an toàn bằng App Blynk

Sau khi cài đặt ứng dụng Bynk, người dùng cần nhập thông tin về ứng dụng và kết nối Wifi Lưu ý rằng thiết bị ESP32 cũng phải kết nối vào cùng một mạng Wifi để đảm bảo hoạt động chính xác.

// Khai báo thông tin từ Blynk Device Info

#define BLYNK_TEMPLATE_ID "TMPL6-OOPFLKA"

#define BLYNK_TEMPLATE_NAME "Quickstart Device"

#define BLYNK_AUTH_TOKEN "7apOYkKK5gzgOEij4tczFgQLUYuwd4Jl"

// Thông tin kết nối WiFi và Blynk char ssid[] = "j"; char pass[] = "12345679"; char auth[] = BLYNK_AUTH_TOKEN;

Sau khi kết nối thành công, người dùng chỉ cần nhấn nút trên Bynk để nhận thông báo trên thiết bị Nếu trong vòng 1 phút không bấm nút “Xác nhận”, hệ thống sẽ tự động gửi tin nhắn thông báo rằng thiết bị chưa được xác nhận.

Hnh 3.5 Tin nhắn gửi về nếu người dùng không xác nhận/xác nhận

Hnh 3.6 Giao diện nút bm trong Blynk

Khi người dùng gặp nguy hiểm, chỉ cần nhấn một nút trên thiết bị để kích hoạt đèn LED và còi báo động, nhằm cảnh báo kẻ xâm hại Đồng thời, cứ mỗi 10 giây, một tin nhắn cầu cứu sẽ được tự động gửi đến số điện thoại đã được cài đặt trước.

SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ SƠ ĐỒ KHỐI

Hnh 3.8 Sơ đồ nguyên lý

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

Thiết bị phòng chống xâm hại đã đáp ứng đầy đủ các yêu cầu cơ bản với chức năng hoạt động ổn định, phản hồi nhanh và chính xác Tuy nhiên, vẫn tồn tại một số khó khăn và hạn chế cần được khắc phục.

- Giá thành chế tạo thiết bị còn đắt, đặc biệt là KIT ESP32 và Module A9G

- Thiết bị còn cồng kềnh và phức tạp

- Thiết bị chưa tích hợp nhiều chức năng mở rộng

- Phải đi kèm USB phát ra wifi để ESP32 hoạt động

- Chức năng GPS không thể hoạt động vì không tìm thấy vệ tinh

3.5.2 Giải Pháp Khắc Phục Và Hướng Đi Trong Tương Lai

Mặc dù hiện tại còn gặp nhiều khó khăn về khả năng chế tạo và nguồn tài chính, nhưng nếu được phát triển trong tương lai, thiết bị này hoàn toàn có thể được cải tiến để đáp ứng nhu cầu sản xuất rộng rãi.

- Sử dụng các loại ESP32 nhỏ gọn và có giá thành rẻ hơn

- Thiết kế mạch PCB để thiết bị thành một thể thống nhất, từ đó tiết kiệm diện tích

Tích hợp nhiều chức năng như đo nồng độ oxy trong máu, cảm biến âm thanh, cảm biến gia tốc và cảm biến va chạm, cùng với các thiết bị vật lý, giúp nâng cao khả năng phòng chống xâm hại hiệu quả hơn.

- Có thêm ăng ten để bắt được tín hiệu vệ tinh, từ đó hoàn thiện chức năng theo dõi vị trí.

KẾT LU•N

Dự án "Thiết Bị Phòng – Chống Xâm Hại sử dụng ESP32 và Module A9G GSM GPRS" đã kết thúc nghiên cứu sâu rộng, chứng minh tiềm năng lớn của công nghệ IoT và viễn thông trong việc nâng cao an ninh và bảo vệ sự an toàn cá nhân, đặc biệt trong hệ thống phòng chống xâm hại.

Hệ thống an ninh hiện đại này kết hợp giữa module vi điều khiển ESP32 và module truyền thông A9G GSM/GPRS, mang lại giải pháp an ninh hiệu quả ESP32 cung cấp khả năng kết nối Wi-Fi và Bluetooth, cùng với bộ xử lý mạnh mẽ và tiết kiệm năng lượng Đồng thời, module A9G GSM/GPRS mở rộng phạm vi hoạt động của hệ thống thông qua mạng di động, nâng cao tính linh hoạt và khả năng giám sát.

Phần mềm mới phát triển giúp người dùng nhanh chóng tạo cảnh báo khi nghi ngờ có hành động xâm hại, đồng thời gửi thông báo qua SMS hoặc gọi điện trực tiếp để kích hoạt phản ứng kịp thời từ lực lượng an ninh hoặc người thân.

Hệ thống này, mặc dù mang lại nhiều lợi ích, vẫn tồn tại một số hạn chế cần cải thiện trong tương lai Sự phụ thuộc vào tín hiệu mạng GSM/GPS ở những khu vực có vùng phủ sóng yếu có thể ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động của hệ thống Ngoài ra, bảo mật dữ liệu cũng là một vấn đề quan trọng cần được chú trọng, nhằm bảo vệ thông tin cá nhân của người dùng một cách tối ưu.