nhà thông minh smart home
Học viện công nghệ bưu viễn thông BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN 2015 Đề tài: Thiết kế mô hình “nhà thông minh” dựa Arduino Sinh viên thực : Lê Minh Quang N13DCDT079 Lê Minh Sang N13DCDT080 Nguyễn Thanh Viên N13DCDT119 Phạm Vương Triều N13DCDT105 Người hướng dẫn : ThS Nguyễn Lan Anh a Mục tiêu: Bước đầu làm quen với phương pháp nghiên cứu khoa học - Thiết kế mô hình “nhà thông minh” tảng Arduino IDE thư viện kèm b Nội dung: - Thiết kế mô hình nhà mà có hệ thống tự động hóa thay cho hệ thống truyền thống trước như: hệ thống báo trộm, bật tắt đè tự động, cảm biến ánh sáng… - Đưa thiết kế mạng cảm biến sử dụng nhà c Kết quả: Thiết kế “ngôi nhà thông minh” trình bày dạng mô hình mô không gian nhà Toàn hệ thống điều khiển theo dõi từ trung tâm huy Giới thiệu Arduino Arduino đời thị trấn Ivrea thuộc nước Ý đặt theo tên vị vua vào kỷ thứ King Arduin Arduino thức đưa giới thiệu vào năm 2005 công cụ khiêm tốn dành cho sinh viên giáo sư Massimo Banzi, người phát triển Arduino, trường Interaction Design Instistute Ivrea (IDII) Giới thiệu Arduino Arduino thực gây sóng gió thị trường người dùng DIY (là người tự chế sản phẩm mình) toàn giới vài năm gần Arduino thật bo mạch vi xử lý dùng để lập trình tương tác với thiết bị phần cứng cảm biến, động cơ, đèn thiết bị khác Đặc điểm bật Arduino môi trường phát triển ứng dụng dễ sử dụng, với ngôn ngữ lập trình học cách nhanh chóng với người am hiểu điện tử lập trình Và điều làm nên tượng Arduino mức giá thấp tính chất nguồn mở từ phần cứng tới phần mềm Một số loại arduino thông dụng Arduino Nano Arduino Uno R3 Arduino Mega Một số loại arduino thông dụng Arduino Uno Vi điều khiển ATmega328 (họ 8bit) Điện áp hoạt động 5V – DC (chỉ cấp qua cổng USB) Tần số hoạt động 16 MHz Dòng tiêu thụ 30mA Điện áp vào khuyên dùng 7-12V – DC Điện áp vào giới hạn 6-20V – DC Số chân Digital I/O 14 (6 chân PWM) Số chân Analog (độ phân giải 10bit) Dòng tối đa chân I/O 30 mA Dòng tối đa (5V) 500 mA Dòng tối đa (3.3V) 50 mA Bộ nhớ flash 32 KB (ATmega328) với 0.5KB dùng bootloader SRAM KB (ATmega328) EEPROM KB (ATmega328) Một vài thông số Arduino UNO R3 Arduino Uno Vi điều khiển Arduino UNO sử dụng vi điều khiển họ 8bit AVR ATmega8, ATmega168, ATmega328 Bộ não xử lí tác vụ đơn giản điều khiển đèn LED nhấp nháy, xử lí tín hiệu cho xe điều khiển từ xa, làm trạm đo nhiệt độ - độ ẩm hiển thị lên hình LCD,… Arduino Uno • Các chân lượng GND (Ground): cực âm nguồn điện cấp cho Arduino UNO Khi bạn dùng thiết bị sử dụng nguồn điện riêng biệt chân phải nối với • • • 5V: cấp điện áp 5V đầu Dòng tối đa cho phép chân 500mA 3.3V: cấp điện áp 3.3V đầu Dòng tối đa cho phép chân 50mA Vin (Voltage Input): để cấp nguồn cho Arduino UNO, bạn nối cực dương nguồn với chân cực âm nguồn với chân GND • IOREF: điện áp hoạt động vi điều khiển Arduino UNO đo chân Và dĩ nhiên 5V Mặc dù bạn không lấy nguồn 5V từ chân để sử dụng chức cấp nguồn • RESET: việc nhấn nút Reset board để reset vi điều khiển tương đương với việc chân RESET nối với GND qua điện trở 10KΩ Arduino Uno • • Bộ nhớ: Vi điều khiển Atmega328 tiêu chuẩn cung cấp cho người dùng: 32KB nhớ Flash: đoạn lệnh bạn lập trình lưu trữ nhớ Flash vi điều khiển Thường có khoảng vài KB số dùng cho bootloader đừng lo, bạn cần 20KB nhớ đâu • 2KB cho SRAM (Static Random Access Memory): giá trị biến bạn khai báo lập trình lưu Bạn khai báo nhiều biến cần nhiều nhớ RAM Tuy vậy, thực nhớ RAM lại trở thành thứ mà bạn phải bận tâm Khi điện, liệu SRAM bị • 1KB cho EPROM (Electrically Eraseble Programmable Read Only Memory): giống ổ cứng mini – nơi bạn đọc ghi liệu vào mà lo bị cúp điện giống liệu SRAM Lập trình cho Arduino Các thiết bị dựa tảng Arduino lập trình ngôn riêng Ngôn ngữ dựa ngôn ngữ Wiring viết cho phần cứng nói Và Wiring lại biến thể C/C++ Một số người gọi Wiring, số khác gọi C hay C/C++ Riêng gọi “ngôn ngữ Arduino”, đội ngũ phát triển Arduino gọi Ngôn ngữ Arduino bắt nguồn từ C/C++ phổ biến dễ học, dễ hiểu Nếu học tốt chương trình Tin học 11 việc lập trình Arduino dễ thở bạn Để lập trình gửi lệnh nhận tín hiệu từ mạch Arduino, nhóm phát triển dự án cấp đến cho người dùng môi trường lập trình Arduino gọi Arduino IDE (Intergrated Development Environment) Lập trình cho Arduino Giao diện IDE Nhà thông minh? Các thiết bị sử dụng Arduino Uno R3 Cảm biến siêu âm SRF05 Các thiết bị sử dụng Cảm biến nhiệt độ LM35 Cảm biến khí gas MQ2 Các thiết bị sử dụng Cảm biến chuyển động Màn hình lcd 16x2 kết nối i2c Các thiết bị sử dụng Relay Module RFID RC522 Các thiết bị sử dụng led Servo Còi hú 12v Quạt 5v hệ thống điều khiển nhà hệ thống vào chống trộm, đèn trước nhà Lưu đồ giải thuật mạch cảm biến chuyển động: Lưu đồ giải thuật mạch cảm biến nhiệt độ: Lưu đồ giải thuật mạch cảm biến khí gas: Lưu đồ giải thuật mạch mở cửa chống trộm Xin cảm ơn quý thầy cô ý lắng nghe [...]...Lập trình cho Arduino Các thiết bị dựa trên nền tảng Arduino được lập trình bằng ngôn riêng Ngôn ngữ này dựa trên ngôn ngữ Wiring được viết cho phần cứng nói Và Wiring lại là một biến thể của C/C++ Một số người gọi nó là Wiring, một số khác thì gọi là C hay C/C++ Riêng tôi thì gọi nó là “ngôn ngữ Arduino , và đội ngũ phát triển Arduino cũng gọi như vậy Ngôn ngữ Arduino bắt nguồn từ C/C++... trình Tin học 11 thì việc lập trình Arduino sẽ rất dễ thở đối với bạn Để lập trình cũng như gửi lệnh và nhận tín hiệu từ mạch Arduino, nhóm phát triển dự án này đã cũng cấp đến cho người dùng một môi trường lập trình Arduino được gọi là Arduino IDE (Intergrated Development Environment) Lập trình cho Arduino Giao diện IDE Nhà thông minh? Các thiết bị được sử dụng Arduino Uno R3 Cảm biến siêu âm SRF05... biến chuyển động Màn hình lcd 16x2 kết nối i2c Các thiết bị được sử dụng Relay Module RFID RC522 Các thiết bị được sử dụng led Servo Còi hú 12v Quạt 5v hệ thống điều khiển trong nhà hệ thống ra vào và chống trộm, đèn trước nhà Lưu đồ giải thuật mạch cảm biến chuyển động: Lưu đồ giải thuật mạch cảm biến nhiệt độ: Lưu đồ giải thuật mạch cảm biến khí gas: Lưu đồ giải thuật mạch mở cửa và chống trộm Xin