Luận văn tốt nghiệp Đại học nhà thông minh với các tính năng cơ bản

Nhà Thông Minh là một ngôi nhà mang đầy đủ các tiện ích cho con người, nó được sinh ra để phục vu nhu cau thiết thực cho chúng ta.. Việc điều khiến vả theo dõi có thể thực hiện nøay tro

TRUONG DAI HOC BACH KHOA KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ

LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP ĐẠI HỌC

NHÀ THÔNG MINH VỚI CÁC TÍNH NĂNG CƠ BẢN

GVHD: ThS TRAN HOANG QUAN SVTH: PHAM DUC TRUNG MSSV: 41204156

TP HO CHI MINH, THANG 6 NAM 2018

NGANH: DIEN TU - VIEN THONG LOP : DD12DV7

Dé tai: NHA THONG MINH VOI MOT SO TINH NANG CO BAN

Nhiém vu (Yéu cầu về nội dung và số liệu ban đầu): Tim hiéu module wifi

ESP8266, cụ thế ở đây là NodeMCU (ESP8266-12E) đã tích hợp sẵn vi xử ly, module wifi va mach nạp trên cùng một kít Tìm hiểu môi trường lập trình Arduino IDE, cũng như ngôn ngữ lập trình Arduimno dé lập trình cho NodeMCU Tìm hiểu cách viết App Android bang Mit App Inventor Tim hiểu các loại cảm

biến (nhiệt độ, độ â âm, khói - khí ga, chuyển động, ánh sáng, mưa ) Tìm hiểu một MQTT để truyền nhận dữ liệu lên mang (em chon Cloud Firebase Google) Sau khi tìm hiểu kỹ càng các phân trên, tiền hành kết nỗi chúng lại với nhau đề tạo

ra các chức năng như sau: điều khiến thiết bị (đèn, quạt, cửa ), cảm biến và cảnh báo Và qua đó, chúng ta sẽ tối ưu và nâng cao hơn để tạo thành một mô hình nha thông minh thiết thực, tiện lợi cho người dùng

Ngày giao nhiém vu luận văn: 7/3/2018

Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 6/6/2018 - c2:

Họ và tên người hướng dẫn: Phân hướng dẫn

ThS Tran Hoang Quân —

Nội dung và yêu cầu LVTN đã được thông qua Bộ Môn

Tp.HCM, ngay tháng năm 2018 - „ - „

CHU NHIEM BO MON NGUOI HUONG DAN CHINH

PHAN DANH CHO KHOA, BO MON:

Người duyệt (chấm sơ bộ):

Điệm tông kết: cv

Nơi lưu trữ luận văn: .-

LOI CAM ON

Sau gan 5 năm học tập, rèn luyện, tu dưỡng tại trường Đại học Bách khoa - Đại học Quốc gia Thành phố Hỗ Chí Minh, được sự giảng dạy tận tâm của các giảng viên các khoa ngành, sự hỗ trợ đắc lực từ gia đình cũng như sự giúp đỡ nhiệt tỉnh từ bạn bè, anh chị khóa trước, ngày hôm nay em đã bước vào chặng cuối của hành trình — hoàn thành Luận văn tốt nghiệp để ra trường, cống hiến những øì đã tích lũy được để góp phần xây dựng xã hội, đất nước

Đề được như ngày hôm nay, ngoài việc cô gắng, nô lực từ bản thân, thi con rat nhiều người đã giúp đỡ, khích lệ em trong suốt chặng đường Vì vậy, em muốn gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc, sự biết ơn suốt đời đến những người sau đây:

Em xin cam on gia dinh cua em Đặc biệt là bố mẹ em, họ là những người đã hy sinh rất nhiều vì em Bố mẹ đã tạo điều kiện cho em để được học tại ngôi trường Đại học Bách Khoa, bố mẹ luôn luôn theo dõi, khích lệ em hoàn thành việc học

Em xin cảm ơn thầy giáo Trần Hoàng Quân Em đã được thầy hướng dẫn Đồ án

1, Đồ án 2, Thực tập tốt nghiệp, và bây giờ là Luận văn Tốt nghiệp Suốt hành trình

dài đó, thầy đã chỉ bảo em, thúc dục em hoàn thành nhiệm vụ Với những kinh nghiệm dày dạn của mỉnh, thầy đã gợi ý những phương pháp, hướng đi đúng đắn cho em để từng bước giải quyết các vấn đề hóc búa của đề tải

Em xin cảm on tất cả các cán bộ giảng viên các khoa ngành, đã giảng dạy, truyền thụ kiến thức quý báu cũng như rèn luyện cho chúng em đạo đức, lối sống đề chúng

em trưởng thành hơn môi ngày Em xin cảm ơn nhà trường đã tạo điều kiện cho chúng

em được học tập và rèn luyện, đúng như khấu hiệu: Sinh viên Bách Khoa “Giỏi chuyên môn, vững chính trị, sáng tâm hồn, khỏe thể chất”

Và cuối củng, qua đây em xin gửi lời cảm ơn tới bạn học của em, là bạn Tuấn, và

anh Hải Những lúc gặp khó khăn, họ đã giúp đỡ em rất nhiều Gợi ý cho em những

hướng giải quyết phù hợp, qua đó giúp em tự mình nghiên cứu các vấn đề hóc búa gặp

phải trong thời gian làm luận văn

Dù đã có gắng rất nhiều, nhưng luận văn này ắt hắn còn nhiều điểm thiếu sót Vì vậy,

em mong sẽ nhận được những góp ý, sữa chữa từ Ban hội đồng bảo vệ, sự thông cảm

cho những kinh nghiệm còn non yếu của em Một lần nữa em xin gửi lời cảm ơn chân

thành tới tất cả mọi người

Tp Hà Chí Minh, ngày 6 tháng 6 năm 2018 Sinh viên: PHẠM ĐỨC TRUNG

TOM TAT LUAN VAN

Ngày nay, công nghệ (tự động hóa, điện tử, viễn thông ) của nhân loại đã phát triển lên những tam cao mới Có rất nhiều sản phẩm đã ra đời để phục vụ cuộc sống con người Trong đó, không thể không nhắc đến các sản phẩm thuộc lĩnh vực IoT (Internet of Things)

IoT hiểu đơn giản Mạng lưới thiết bị kết nối Internet Nghĩa là tất cả các thiết bị

có thể kết nối với nhau Việc kết nối có thể thực hiện qua Wi-Fi, mang vien théng băng rộng (3G, 4G), Bluetooth, ZigBee, hồng ngoại Các thiết bị có thể là điện thoại thông minh, máy pha cafe, máy giặt, tai nghe, bóng đèn, và nhiều thiết bị khác Trong lĩnh vực lIoT này, chúng ta lại càng không thể không nhắc tới dé tài Nhà Thông Minh (Smart Home) Nhà Thông Minh là một ngôi nhà mang đầy đủ các tiện

ích cho con người, nó được sinh ra để phục vu nhu cau thiết thực cho chúng ta Chẳng

hạn như ta bật tắt đèn, quạt từ xa bằng chiếc điện thoại của mình Có hệ thống theo dõi ngôi nhà như theo dõi nhiệt độ, độ âm, khí ga để cấp báo kịp thời cho ta khi có

sự cô Hoặc là hệ thông tự điều khiển đựa vào ngữ cảnh của ngôi nhà

Thế giới vẫn còn đang ra sức nghiên cứu cho đề tài nảy Thực tế đã có rất nhiều

công ty đã ra mắt Ngôi nhà thông minh của họ như Bkav, ACIS, Lumi, Bluetech Tuy vậy, em vẫn mạnh dạn chọn đề tài này vì công nghệ còn phát triển, Nhà thông minh sẽ vẫn cần được nâng cấp lên công nghệ mới

Với đề tài này, em chọn Wifi là môi trường kết nối giữa các thiết bị Chúng ta có thể điều khiến, theo dõi thiết bị qua mạng wifi, và trên chính chiếc điện thoại của

mình Em dùng app android để điêu khiển vả theo dõi ngôi nhà Việc điều khiến vả

theo dõi có thể thực hiện nøay trong ngôi nhà của chúng ta, hoặc tại một nơi nào đó có internet như tại cơ quan chăng hạn

MUC LUC I1 GIỚI THIỆU

11 Tổng quan

1.2 _ Tỉnh hinh nghiên cứu trong và ngoài nước

13 Nhiệm vụ luận văn

2 LY THUYET

2.1 Tìm hiểu về vi điều khiến

2.1.1 Tông quan về các vi điều khiển có trong luận văn 5 sec:

2.1.2 Tìm hiểu về NodeMCU 556: 222212222102222122221.2212122.1 1e 2.1.3 Tìm hiểu về Arduino Uno R3 52::22222222122211221112211221 1c

2.1.4 Tìm hiểu về Arduino Nano - 5s s2 1211211 2111121211112121121 121 10 2.2 Tìm hiểu về MIT App Inventor 2

2.2.1 Tìm hiểu tổng quan về MIT App Inventor 2 + e1 2121121222122 2.2.2 Thiết kế 2 078

2.2.3 Lập trình chức năng cho app 5c 22002211211 121 122111111111 511 111811 kg 2.3 Tìm hiểu về Firebase

2.3.1 Tìm hiểu tổng quan Firebase - - 2-21 2E 11218711121121111121 1211 y0 2.3.2 Tìm hiểu về Realtime Database 5 19 E1 1121211112121 xe

2.4 Tìm hiểu về các linh kiện

2.4.1 Các loại cảm biến 2S H11 1013111515181 111111 121115151 E 12H He

2.4.2 DONG CO DC da

2.4.3 Các thiết bE KDAC eee ceessesesssesesssnsecsssesesseesecssesessseseessnssesenseessnneanne

3 THIET KE VA THUC HIEN PHAN CUNG

3.1 Yêu cầu thiết kế

3.2 Phan tich

50

50

31

3.3 Sơ đỗ khối tổng quát

3.4 Sơ đồ khối chỉ tiết

4 THIET KE VA THUC HIEN PHAN MEM

4.1 Yêu cầu thiết kế

4.2 Phân tích

4.3 Sơ đỗ khối tông quát

44 Sơ đồ khối chỉ tiết

5 KET QUA THỰC HIEN

5.1 Kết quả phần mềm

5.2 _ Kết quả phần cứng

6 KET LUAN VA HUONG PHAT TRIEN

6.1 Kếtluận

6.2 Hướng phát triển cho đề tài

7 TÀI LIỆU THAM KHẢO

8 PHU LUC

DANH SACH HINH MINH HOA

Hinh 2.1 Kit NodeMCU

Hình 2.2 Sơ đồ chân của NodeMCU

Hinh 2.3 Kit Arduino Uno R3

Hình 2.4 Vi điều khiên ATmega328

Hinh 2.5 Cac céng vao/ra cua Arduino Uno R3

Hinh 2.6 Kit Arduino Nano

Hinh 2.7 Giao diện chinh MIT App Inventor 2

Hinh 2.8 Screen 1 của app

Hinh 2.9 Giao dién app sau khi cai dat trén dién thoai

Hinh 2.10 Giao dién cua Screen 1

Hinh 2.11 Thuat toán lấy dữ liệu từ Firebase

Hình 2.12 Thuật toán lấy thông số cảm biến đề hiển thị lên app

Hình 2.13 Thuật toán lấy thông số nhiệt độ, độ âm

Hình 2.14 Thuật toán phát hiện lửa đề hiến thị lên app

Hình 2.15 Thuật toán gửi lệnh điều khién bang panel

Hinh 2.16 Thuật toán gửi lệnh điều khién tir smart phone

Hinh 2.17 Tạo một proJect trên FIrebase

Hình 2.18 Các bước đề tạo một project trén Firebase

Hinh 2.19 Muc Database trén Firebase

Hinh 2.20 Tab Rules trong myc Database

Hinh 2.21 Tab Data trén Firebase dé theo dõi dữ liệu

Hinh 2.22 Theo dõi dữ liệu trên Firebase

Hình 2.23 Tạo một biến mới trên Firebase

Hình 2.30 Mạch cầu điều khiển động cơ DC giảm tốc

Hinh 2.31 Coi buzz

Hinh 2.32 Cảm ứng điện dung 1 cham

Hinh 2.36 LCD 20x4

Hình 2.37 Mạch chuyền giao tiếp LCD sang I2C

Hình 3.1 Sơ đồ khối tổng quát phần cứng

Hinh 3.2 Sơ đồ khối phần điều khiến

Hinh 3.4 Cửa sara

Hinh 3.5 Cong ding RFID

Hình 3.6 Thiết kế 3D mô hình trực quan

Hinh 3.8 Tổng thể mô hình thực tế

Hình 4.1 Sơ đồ khối tổng quát phần mềm

Hình 4.2 Lưu đồ giải thuật phần điều khiến thiết bị

Hình 4.3 Code điều khiến bằng panel

Hình 4.4 Lưu đồ giải thuật phần cảm biến

Hình 4.5: Code phần cảm biến

Hình 4.6 Code phân cảm biến và đưa lên Firebase

Hình 4.7 Code phan RFID

Hinh 4.8 Code phan RFID (tiép)

Hinh 4.9 Code phan RFID (tiép theo)

Hinh 4.10 Code phan khéa sé

Hình 4.11 Code phần khóa số (tiếp)

1 GIỚI THIỆU

1.2 Tổng quan

Thời đại bùng nỗ công nghệ thông tin, các phương tiện thông tin đại chúng ngày

cảng phát triển, trong đó phát triển mạnh mẽ nhất phải kế đến Internet Với những ưu

thế vượt trội, Internet từ khi ra đời đến nay luôn đóng một vai trò quan trọng trong đời sống xã hội, nó tác động đến mọi mặt, mọi lĩnh vực trong đời sống Bất kì một ngành

nảo cũng đều sử dụng đến Internet Tất nhiên, không thể không nhắc tới ngành Điện - điện tử

Và trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau của ngành Điện — điện tử, ta lại nhắc tới

một khái niệm, đó là “Internet of Things” (viết tắt là loT) Nói một cách đơn giản, IoT

là khi mọi thứ đều có thê kết nối với nhau thông qua internet Chúng ta có thể kiếm soát mọi đồ vật của minh qua mạng mà chỉ bằng một thiết bị thông minh, chẳng hạn như smartphone, tablet, PC hay thậm chí chỉ bằng một chiếc smartwatch nhỏ bé trên

tay

Hệ thống nhà thông minh là một hệ thống tự động hóa được thiết kế để cải

thiện và tối ưu hóa quản lý các hoạt động hàng ngảy trong một ngôi nhà thông qua sự tích hợp của công nghệ thông tin và truyền thông

Tông quan hệ thống:

+ Cảm biến và thiết bị thu thập dữ liệu

+ Bộ điều khiến trung tâm: Thiết bị điều khiến trung tâm, thường

sử dụng Raspberry +_ Giao diện người dùng: Dùng siao diện web cho truy cập thông tin

và quản lý hệ thống thông qua trình duyệt web + Thiết bị điều khiển: Điều khiển đèn quạt và các thiết bị từ xa Nguồn năng lượng: Tối ưu nguồn năng lượng trong ngôi nha + Kết nỗi mạng: Cho phép các thiết bị giao tiếp với nhau và với

Internet

+ Đám mây: Lưu trữ dữ liệu và cung cấp khả năng quản lý từ xa + Quan ly ty dong hóa: Điều khiến các thiết bị theo các luật được đặt ra bởi người dùng

1.2 Tinh hình nghiên cứu trong và ngoài nước

Đối với tình hình ngoài nước:

Trên phạm vi toàn câu, Nhà Thông Minh được xem là một lĩnh vực có dư aa

phat trién rat lon Cac dai gia cong nghé nhu Microsoft, Apple, Google, Samsung

ra sot sang với xu hướng này bằng một loạt vụ thâu tóm Google mua lại Nest (hăng sản xuất bộ điều khiến nhiệt độ thông minh và thiết bị báo khói), Samsung ra mắt hệ thông nhà thông minh khép kín trong các thiết bị của hãng, Apple giới thiệu nền tang phát triển ứng dụng nhà thông minh HomeKit

Ngoài ra, khi nhắc đến những thương hiệu Nhà Thông Minh đến từ nước ngoài,

không thê không kê đên: hãng Schneider của Phap, Smartg4 cua MY, Gamma cua Gamma JSC, Arteor cua hang Legrand (Phap), My Home cua hang Bticino (Y),

1

WattStopper (My), Mhouse, Home access, Came voi dai lý chính thức là NTMC, Hager (Phap), Crestron (My) Cac san pham thiét bi điện thông minh đến từ nước ngoài đều mang trong mình những ưu điểm vượt trội về thiết kế, tính năng với những giải pháp tiên tiến và hiện đại

Đối với tình hình trong nước:

Các doanh nghiệp Việt Nam vẫn không ngừng bám đuôi công nghệ trên thể giới, không ngừng nghiên cứu về Nhà Thông Minh Thực tế, đã có nhiều doanh nghiệp của

chúng ta đã cho ra mắt các sản phẩm phẩm Nhà Thông Minh “Made in Vietnam”

Ta có thê kế tới:

+ Nhà Thông Minh BKAV của tập đoàn BKAV Đây là doanh nghiệp đã sớm

đón đầu xu thé công nghệ - loT Ho da bat dau tham gia vao viéc phat trién cac thiét bi

va phan mém vé Smart Home từ năm 2004 Cho đến nay, giải pháp Nhà Thông Minh BKAV đã hoàn chỉnh, sẵn sảng phục vụ mọi nhu cầu của người dân

+ Nhà Thông Minh Lumi, tập trung mạnh vào phân khúc nhà thông minh trung

và cao cập trên thị trường Việt Nam Ra mắt giải pháp Nhà Thông Minh vào năm

2012, cho dén nay, họ đã phat trién và hoàn chỉnh sản phâm cua minh

+ Không thể không nhắc tới Nhà Thông Minh ASIC, một dạng start up thành

công ở Việt Nam và đang ngày càng phát triên

1.3 Nhiệm vụ luận văn

+ Tìm hiểu, đi sâu nghiên cứu board NodeMCU va lập trình Raspberry

+ Tìm hiểu, nghiên cứu các loại cảm biến thông dụng hiện nay: Cảm biến nhiệt

độ, độ âm không khí DHT22 Cảm biên khí ga MQ-2 Cảm biên lửa Flame Sensor Cảm biên chuyên động Cảm biên mưa Cảm bién anh sang BH1750

+ Tìm hiểu, nghiên cứu các thiết bị điện như Bóng đèn, cửa, quạt, rèm, còi và đèn báo động

+ Tìm hiểu và viết ứng dụng trang web điều khiến

+ Tìm hiểu một MQTT để đưa đữ liệu lên và lấy đữ liệu xuống (thingspeak server)

+ Kết nối và lập trình để điều khiến thiết bị thông qua web (vừa dùng mạng nội

bộ và vừa điều khiến từ xa thông qua internet)

+ Đọc giá trị cảm biến và đưa lên thingspeak server, đồng thời hiến thị giá trị cảm biên đó lên web đề người dùng theo dõi

+ Kết hợp các chức năng ở trên để tạo thành một ngôi nhà thông minh (ở đạng

mô hình)

2 LÝ THUYẾT

2.1 Tìm hiểu về vi điều khiển

2.1.1 Tổng quan về các vi điều khiến có trong luận văn

Vi điều khiển là một phan khéng thé thiéu trong cac du 4 án điện tử Cho đến thời

điểm hiện nay, trên thế giới cũng như ở Việt Nam, đã có rất nhiều vi điều khiến Chúng có các ưu điểm và nhược điểm, tùy thuộc vào loại đự án mà chúng ta sử dụng

Có thể nói việc sử dụng các loại vi điều khiển và vi xử lý trong các thiết bị điện

tử tự động ở Việt Nam rât đa dạng, phong phú tùy vào yêu câu kỹ thuật và giá thành sản phẩm

Chúng ta có thể liệt kê các vi điều khiến có trên thị trường hiện nay:

@ Raspberry P11

@ Intel 8051

@ STMicroelectronics STM8S (8-bit), ST10 (16-bit) va STM32 (32-bit)

@ Atmel AVR (8-bit), AVR32 (32-bit), va AT91SAM (32-bit)

@ Freescale ColdFire (32-bit) và S08 (8-bit)

@ Hitachi H8 (8-bit), Hitachi SuperH (32-bit)

@ MIPS (32-bit PIC32)

@ PIC (8-bit PIC16, PIC18, 16-bit dsPIC33 / PIC24)

@ PowerPC ISE

@ PSoC (Programmable System-on-Chip)

@ Texas Instruments Microcontrollers MSP430 (16-bit), C2000 (32-bit), va Stellaris (32-bit)

@ Toshiba TLCS-870 (8-bit/16-bit)

@ Zilog eZ8 (16-bit), eZ80 (8-bit)

@ Philips Semiconductors LPC2000, LPC900, LPC700

Qua tham khảo sách báo, Internet, cùng như bạn bẻ có kinh nghiệm trong việc phát triển các ứng dụng loT, em quyết định chọn vi điều khiến AVR (gồm kit Arduino Uno R3 va kit Arduino Nano) va ESP8266 (kit NodeMCU Lua CP2102) Đây là các loại kit thông dụng trong lĩnh vực IoT hiện nay Nó mạnh mẽ, cộng đồng lớn mạnh và dễ dàng nghiên cứu và phát triển

2.1.2 Tìm hiểu về Raspberry

Raspberry Pi la cai may tính giá 35USD kích cỡ như iPhone và chạy HĐH Linux Với mục tiêu chính của chương trình là giảng dạy máy tính cho trẻ em Được phát triển bởi Raspberry Pi Foundation — là tô chức phi lợi nhuận với tiêu chí xây dựng hệ thống mà nhiều người có thê sử dụng được trone những công việc tùy biến khác nhau

Nhiệm vụ ban đầu của dự án Raspberry Pi la tao ra máy tính rẻ tiền có khả năng lập trình cho những sinh viên , nhưng Pi đã được sự quan tầm từ nhiều đối tượng khác nhau Dac tinh cua Raspberry PI xây dựng xoay quanh bộ xử lí SoC Broadcom BCM2835 ( la chip xu lí mobile mạnh mẽ có kích thước nhỏ hay được dùng trong điện thoại di động ) bao gồm CPU , GPU, bộ xử lí âm thanh /video , và các tính năng khác tất cả được tích hợp bên trong chip có điện năng thấp này

Raspberry Pi không thay thế hoàn toàn hệ thống để bàn hoặc máy xách tay Bạn

không thê chạy Windows trên đó vì BCM2835 dựa trên cấu trúc ARM nên không hỗ

tro ma x86/x64 , nhưng van có thể chạy bằng Linux với các tiện ích như lướt web ,„ môi trường Desktop và các nhiệm vụ khác Tuy nhién Raspberry Pi la một thiết bị đa

năng đáng ngạc nhiên với nhiều phần cứng có giá thành rẻ nhưng rất hoàn hảo cho

những hệ thống điện tử , những dự án DIY,, thiết lập hệ thống tính toán rẻ tiền cho

những bai hoc trai nghiém lập trình

Phần cứng:

và những công giao diện:

SoC 700MHz với 512MB RAM

1 công HDMI cho đầu ra âm thanh / video số

1 céng video RCA cho dau ra video Analog

Jack Headphone Stereo 3.5mm cho dau ra 4m thanh Analog

02 cổng USB

01 đầu đọc thẻ nhớ SD để tải hệ điều hành

01 công Ethernet LAN

01 piao diện GPIO (General Purpose Input/Output)

2.1.3 Hệ điều hành và phần mền

Về cơ bản Raspberry Pi co khá nhiều OS linux chay duoc nhung vấn có sự thiếu vắng cua Ubuntu (do CPU ARMv6) Diém danh mét so Distributions Linux (nhúng) chạy trên Raspberry Pi nhu Raspbian, Pidora, openSUSE, OpenWRT, OpenELEC.,

@ pplicatons Places system Wed Jun 20, 9:54PM ii

File Edit View Navicate Help

x S FP [S httpswwwraspbian.org 24 Search Google

bundled in @ nice format for eas

Raspbian is still under developr gta Os

performance on the Raspberry

to try Rasptian, early communil

3S | Appearance Preferenc % raspoian @ FrontPage - Raspbian -

Hinh 2.3: Build Linux

2.1 Tim hiéu vé web diéu khien

2.2.1 Tìm hiểu tổng quan về web điều khiến Giới thiệu web điều khiển:

Chào mừng bạn đến với loT Control Hub - nơi tập trung quyền lực của bạn để kiếm soát và giám sát mạng lưới thiết bị Internet of Things của bạn Với giao diện đồ họa

thân thiện và các tinh năng tiên tiễn, chúng tôi mang đến trải nghiệm điều khiến IoT đỉnh cao

Tính năng nỗi bật:

Quản lí thiết bị:

@ Đăng ký và kết nối thiết bị IoT đễ dàng

@ Hiển thị tình trạng và thông tin chỉ tiết của từng thiết bị

Giám sát trực tiếp:

@ Theo dõi dữ liệu thời ø1an thực từ các cảm biên và thiết bị

@ Biêu đồ và báo cáo thông tin chỉ tiết

Điều khiển linh hoạt:

@ Điều khiên từ xa các thiết bị và hệ thống kết nối

@ Lập trinh và lên lịch trạng thái và hoạt động của thiết bị

Bao mat tong thé:

@ Bảo vệ băng cách sử dụng các tiêu chuân an ninh cao cập

@ Quan ly quyên truy cập và xác thực

Tích hợp dễ dàng:

@ Hỗ trợ các chuẩn giao tiếp như MQTT, CoAP, REST API

® Kết nối với các dịch vụ đám mây và nền tảng loT phổ biến

Báo cáo và thông kê:

@ Tông hợp đữ liệu và xuât báo cáo về hiệu suât và tiêu thụ năng lượng

@ Đánh giá và thông kê hiệu suất toàn diện

2.2.2 Thiết kế giao diện

Phan giao diện của chúng ta sẽ g6m co hiện thị các thông số cảm biên

Hinh 2.8: Giao dién web

Ở giao diện chính này, chúng ta bồ trí các chức năng chính của web, như Điều khiến,

Án minh, Theo dõi, Cài đặt

Đây là giao diện app sau khi build và chạy thực tế

Ở phía trên là các mục chức năng chính của web

Ở phần dưới, chúng ta còn có phần Theo dõi Phần theo dõi thê hiện thông số nhiệt độ,

độ âm, khói, khí øa của phòng khách và phòng bêp

2.2.3 Lập trình chức năng cho web

Việc lập trình chức năng cho một trane web nhà thông minh liên quan đến việc xây dựng giao diện người dùng (U]) và tương tác với các thiết bị nhà thông minh Dưới đây là một hướng dẫn tổng quan về cách bạn có thé lập trình các chức năng cơ bản: Lựa Chọn Công Nghệ:

Chọn một framework web phủ hợp với ngôn ngữ lập trình ưa thích của bạn (ví dụ: Flask hoac Django cho Python, Express cho Node.Js)

Sử dụng HTML, CSS, và JavaScript để xây dựng giao diện người dùng đẹp và thân thiện

Chức Năng Đăng Nhập và Đăng Ký:

Xây dựng chức năng đăng nhập và đăng ký để người dùng có thể tao va quan ly tai

khoản

Quản Lý Thiết Bị Nhà Thông Minh:

Kết nối với các API hoặc thư viện điều khiến thiết bị nhà thông minh (ví dụ: MQTT

cho IoT, APIs của Google Home hoặc Amazon Alexa)

Hiền thị danh sách thiết bị và cho phép người dùng thêm, xóa, hoặc cập nhật chúng Tương Tác Thông Qua Giao Diện:

Lập trình các chức năng tương tác như bật/tắt, điều chỉnh độ sáng, hoặc thay đổi trạng

thái của thiết bị

Xử Lý Sự Kiện và Thông Báo:

Xử lý sự kiện từ người dùng và thiết bị (ví dụ: click nút, thay đổi trạng thái)

Hiền thị thông báo hoặc cảnh báo khi có sự kiện quan trọng

Thiết Lập Lịch Trình và Tự Động Hóa:

Cho phép người dùng thiết lập lịch trình cho các thiết bị hoặc kịch bản tự động hóa Bảo Mật và Quyền Riêng Tư:

Bảo vệ dữ liệu người dùng và thông tin thiết bị

Sử dụng HTTPS để kết nỗi an toàn và xác thực người dùng

Thiết Kế Đáp Ứng và Giao Diện Người Dùng Thân Thiện:

Tối ưu hóa trang web để hiến thị trên nhiều thiết bị khác nhau (desktop, tablet, điện thoại di động)

Tạo giao diện người dùng thân thiện và dễ sử dụng

2.3 Tìm hiểu về ThingSpeak

2.3.1 Tìm hiểu tổng quan về ThingSpeak

ThingSpeak la mot dich vy dam may danh cho IoT (Internet of Things) cung cấp một nên tảng đề thu thập, phân tích, và hiện thị dữ liệu từ các thiết bị loT Dưới đây là một

so điểm quan trong vé ThingSpeak:

Trang chu: https://thingspeak.com/

Thu Thập Dữ Liệu:

ThingSpeak cho phép bạn dễ dàng thu thập đữ liệu từ các thiết bị loT thông qua các API hoặc giao thức chuẩn như HTTP, MỌTTT, hoặc ThineSpeak Channel API

Kênh (Chamnel) và Trường (Field):

Dữ liệu được tổ chức trong ThineSpeak thông qua các "kênh" và "trường" Mỗi kênh

có thể chứa nhiều trường, đại điện cho các loại dữ liệu khác nhau (ví dụ: nhiệt độ, độ am)

Ghi Dữ Liệu (Write):

ThingSpeak cung cấp API để ghi đữ liệu lên kênh Bạn có thê thực hiện ghi dữ liệu

théng qua HTTP POST, MQTT Publish, hoặc thậm chí qua email

Đọc Dữ Liệu (Read):

Dữ liệu trên ThingSpeak có thể được đọc thông qua API bằng cách sử dụng các yêu cau HTTP GET hoac doc théng qua MQTT Subscribe

Hién Thị Dữ Liệu:

ThingSpeak có giao diện đồ thị để hiển thị đữ liệu một cách trực quan Bạn có thể tạo

vả tùy chỉnh các biếu đồ để theo dõi các giá trị trên thời gian

Tich Hop Triggers va Actions:

Triggers cho phép ban cai dat cac quy tac dé tự động thực hiện hành động khi dữ liệu đạt một ngưỡng cụ thê Các hành động có thể bao gôm việc gửi email hoặc HITP

request

Bao Mật và Quyền Riêng Tư:

ThingSpeak hỗ trợ cơ chế bảo mật thông qua HTTPS và API key để bảo vệ dữ liệu và

truy cập kênh

Tích Hợp Với ThingẴHT TP:

ThingHTTTP cho phép bạn tạo và tùy chỉnh các yêu cau HTTP tir dữ liệu ThingSpeak

và thực hiện các hành động như gửi tin nhắn

2.3.2 Tìm hiéu vé Realtime Thingspeak

Real-Time Data Updates:

10

Dữ liệu trên ThingSpeak có thể được cập nhật theo thời gian thực Khi các thiết bị IoT gửi đữ liệu lên ThineSpeak, bạn có thể thấy cập nhật ngay lập tức trên giao diện web

của ThineSpeak mà không cần làm mới trang

Tần Số Cập Nhật:

Tần suất cập nhật thời ø1an thực phụ thuộc vào cách bạn cầu hình và gửi dữ liệu từ thiết bị loT của mình Nếu bạn cấu hình đề sửi đữ liệu liên tục, bạn có thể theo dõi sự thay đôi ngay khi nó xảy ra

Giao Diện Đồ Thị Thời Gian Thực:

ThingSpeak cung cấp các biểu đồ hiến thị đữ liệu theo thời gian thực, giúp bạn theo dõi sự thay đổi của các gia trị theo thời pian một cách trực quan

Điều Khién Thdi Gian Thuc (Real-Time Control):

Bạn có thể sử dung ThingSpeak Triggers để tự động thực hiện hành động khi đữ liệu đạt một giá trị cụ thể, tạo ra một hệ thong diéu khién thoi s1an thực

Tích Hợp Với ThingẴHT TP:

ThingHTTP cho phép bạn tạo yêu cầu HTTP từ dữ liệu ThingSpeak và thực hiện các

hành động khác trong thời gø1an thực

2.4 Tìm hiều về các linh kiện

2.4.1 Các loại cảm biến

Cảm biến nhiệt độ - độ âm (DH122)

11

Hinh 2.24: Cam bién DHT22

Mô tả:

DHT22 là một cảm biến nhiệt độ và độ âm kỹ thuật số cơ bản chỉ phí thấp Nó sử

dụng một cảm biên độ âm điện dung và một thermistor đề đo không khí xung quanh,

và nh ra một tín hiệu số trên pin dữ liệu (không có đầu vào pins tương tự cân thiết)

Nó khá đơn giản đề sử dụng, nhưng đòi hỏi thời gian can than dé lay dữ liệu Nhược

điểm thực sự duy nhất của cảm biến nảy là bạn chỉ có thể nhận được dữ liệu mới từ nó một lân môi 2 giây, vì vậy khi sử dụng thư viện của chúng tôi, đọc cảm biên có thê lên

Flying-Fish

Hinh 2.25: Cam bién khoi, khi ga MQ-2

M6 ta:

@ Cam Bién Khi Gas MQ? str dung dé phat hién khi øas trong môi trường

@ Cảm biến có độ nhạy cao khả năng phản hồi nhanh, độ nhạy có thê điều chỉnh được bằng biến trở

® Cảm biến MQ2 có thể phát hiện khí gas, metan, butan, LPG, khói

Thông số kỹ thuật:

® Nguồn hoạt động: 5V

@ Loại dữ ligu: Analog

@ Phạm vị phát hiện rộng

® Tốc độ phản hồi nhanh và độ nhạy cao

@ Mach don piản

® Ôn định khi sử dụng trong thời gian dài

13

Cam bién phát hiện lửa Flame Sensor

@ Dong tiéu thy: 15mA

@ Tín hiệu ra: Digital 3.3 - SVDC tuy nguồn cấp hoặc Analog

@ Khoảng cách : 80 cm

® Góc quét : 60 độ

@® Kích thước : 3.2 x 1.4cm

14

Cảm biến thân nhiệt chuyển động ( PIR HC-SR501

con vật, các vật phát nhiệt ), cảm biến có thể chỉnh được độ nhạy dé giới hạn khoảng

cách bắt xa gân cũng như cường độ bức xạ của vật thể mong muốn, ngoàải ra cảm biến còn có thê điều chỉnh thời gian kích trễ (giữ tín hiệu bao lâu sau khi kích hoạt) qua biến trở tích hợp sẵn

Cảm biến thân nhiệt chuyền động PIR HC-SR501 tại Hshop.vn có cảm biến, thấu kính

và board mạch chất lượng tôt cho độ nhạy và độ bên cao nhất

+ (H) lap lai kich hoat

® Thời gian tré: diéu chinh trong khoang 4-200 giây

@® Kích thước PCB: 32mmx24mm

@ Goc quét: <100 do

@ Su dung cam biến: 500BP

@ khoảng các phát hiện: 2-4.5m

Cảm biên mưa

16

Luận văn tốt nohiệp GVHD: ThS TRAN HOANG QUAN

Hinh 2.28: Cam bién mua

Mạch cảm biến mưa gồm 2 bộ phận:

+ Bộ phận cảm biến mưa được gan ngoài trời

+ Bộ phận điều chỉnh độ nhạy cần được che chắn

Mạch cảm biến mưa hoạt động bằng cách so sánh hiệu điện thế của mạch cảm biến nắm ngoài trời với giá trị định trước (giá trị này thay đôi được thông qua | biên trở màu xanh) từ đó phát ra tín hiệu đóng / ngắt rơ le qua chân D0

Khi cảm biến khô ráo (trời không mưa), chân D0 của module cảm biến sẽ được giữ ở mức cao (ŠSV-12V) Khi có nước trên bê mặt cảm biên (trời mưa), đèn LED màu đỏ sẽ sang lên, chân D0 được kéo xuông thap (0V)

Mạch hoạt động với nguồn 5V,

2.4.2 Dong co DC

Động cơ giảm tốc

17