Xây dựng hệ thống phun sương

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN Đề xuất ý tưởng thiết kế chế tạo hệ thống phun sương tạo ẩm dùng cho phòng sử dụng điều hòa Giúp cân độ ẩm phòng sử đụng máy điều hòa không khí Phòng tránh tác hại không khí khô gây Chế tạo hệ thống phun sương tạo ẩm thông minh, tương tác qua smart phone Thiết kế nhỏ gọn, giá thành hợp lý Tìm hiểu dòng máy phun sương tạo ẩm bán thị trường Phân tích ưu điểm nhược điểm thiết bị Tìm hiểu linh kiện, công nghệ để xây dựng hệ thống phù hợp yêu cầu đặt LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn: Thầy giáo T.S Vũ Chiến Thắng, Khoa Công Nghệ Điện Tử Truyền Thông, trường Đại Học Công nghệ thông tin truyền thông – Đại học Thái Nguyên Cùng thầy cô giáo Khoa Công Nghệ Điện Tử Truyền Thông – trường đại học Công nghệ thông tin truyền thông – Đại học Thái Nguyên tạo điều kiện giúp đỡ em suốt thời gian thực đồ án Thái Nguyên, tháng năm 2016 Sinh viên thực đồ án Nguyễn Hoàng Giang LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan toàn nội dung báo cáo em tự tìm hiểu nghiên cứu định hướng thầy giáo hướng dẫn Nội dung báo cáo không chép vi phạm quyền từ công trình nghiên cứu Nếu lời cam đoan không đúng, em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm trước pháp luật Thái Nguyên, tháng năm 2016 Sinh viên thực đồ án Nguyễn Hoàng Giang MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU 1.1 Giới thiệu khái quát 1.2 Công dụng máy tạo ẩm không khí 1.3 Tình hình thị trường máy tạo độ ẩm 10 1.3.1 Máy tạo độ ẩm siêu âm Laica 10 1.3.2 Máy tạo độ ẩm Fatzbaby 11 1.4 Ưu điểm nhược điểm máy tạo ẩm thị trường 12 1.4.1 Ưu điểm 12 1.4.2 Nhược điểm 12 1.5 Ý tưởng hình thành đề tài 13 1.6 Mô hình hệ thống 14 CHƯƠNG II: XÂY DỰNG PHẦN MỀM GIÁM SÁT ĐIỀU KHIỂN TRÊN ĐIỆN THOẠI 15 2.1 Lập trình ứng dụng Android 15 2.1.1 Hệ điều hành Android 15 2.1.2 Kiến trúc Android 17 2.1.3 Môi trường phát triển 20 2.1.4 Các thành phần Project Android Eclipse 25 2.1.5 Các thành phần ứng dụng Andoid 28 2.2 Giao tiếp không dây Bluetooth 35 2.2.1 Khái niệm Bluetooth: 35 2.2.2 Các đặc điểm Bluetooth: 36 2.2.3 Các khái niệm dùng công nghệ Bluetooth: 37 2.2.4 Định nghĩa liên kết vật lý Bluetooth: 40 2.2.5 Trạng thái thiết bị Bluetooth: 40 2.2.6 Các chế độ kết nối: 41 2.2.7 Cách thức hoạt động Bluetooth 41 2.3 Thiết kế ứng dụng “SmartControl” điện thoại Android 44 2.3.1 Xây dựng ứng dụng Android sử dụng Bluetooth 44 2.3.2 Lưu đồ thuật toán ứng dụng “Smart Control” 46 2.3.3 Hoàn thành ứng dụng SmartPhone Android: 47 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ THIẾT BỊ PHUN SƯƠNG TẠO ẨM 49 3.1 Sơ đồ khố hệ thống phun sương tạo ẩm 49 3.1.1 Khối nguồn 49 3.1.2 Khối vi điều khiển Arduino Uno 50 3.1.3 Khối vỉ tạo ẩm 51 3.1.4 Khối Modul Bluetooth HC – 05 51 3.1.5: Khối cảm biến 52 3.2 Sơ đồ nguyên lý 53 3.3 Lưu đồ thuật toán 54 3.4 Hoàn thiện sản phẩm 55 KẾT LUẬN 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 PHỤ LỤC 58 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Máy tạo độ ẩm siêu âm Laica 10 Hình 1.2: Máy tạo độ ẩm Fatzbaby 11 Hình 1.3: Một số mẫu máy tạo độ ẩm thị trường 12 Hình 1.4: Mô hình hệ thống phun sương 14 Hình 2.1 Giao diện Android 16 Hình 2.2 Kiến trúc Android 17 Hình 2.3 Mô hình hợp tác máy ảo Dalvik Navite code 19 Hình 2.4 Hướng dẫn tải JDK 21 Hình 2.5 Hướng dẫn tải JDK 21 Hình 2.6 Hướng dẫn tải SDK 22 Hình 2.7 Hướng dẫn cài đặt SDK 23 Hình 2.8 Giao diện eclipse 23 Hình 2.9 Plugin cho eclipse 24 Hình 2.10 Hướng dẫn tạo máy ảo Android 24 Hình 2.11 Máy ảo Android 25 Hình 2.12 Thư mục src gen 25 Hình 2.13 Thư mục Android.jar 26 Hình 2.14 Thư mục res 27 Hình 2.15 Chuyển đổi Activity 30 Hình 2.16 Vòng đời Activity 31 Hình 2.17 Intent 32 Hình 2.18 Vòng đời Service 35 Hình 2.19: Một Piconet thực tế 39 Hình 2.20 Một Scatternet gồm Piconet 39 Hình 2.21 Mô hình piconet 42 Hình 2.22 Quá trình truy vấn tạo kết nối 43 Hình 2.23 Truy vấn tạo kết nối thiết bị thực tế 44 Hình 2.24: Lưu đồ thuật toán ứng dụng Smart Control 46 Hình 2.25: Thiết kế giao diện 47 Hình 2.26: Khung nhìn code Eclipse 48 Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống 49 Hình 3.2 Mạch nguồn 7805 LM2595 49 Hình 3.3 Board Vi điều khiển Arduino Uno 50 Hình 3.4 Vỉ tạo ẩm adapter 51 Hình 3.5 Modul Bluetooth HC – 05 51 Hình 3.6 Cảm biến nhiệt độ độ ẩm DHT22 53 Hình 3.7: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển hệ thống 53 Hình 3.8: Lưu đồ thuật toán mạch điều khiển 54 Hình 3.9: Hình ảnh sản phẩm hoàn chỉnh 55 LỜI NÓI ĐẦU Trong sống ngày đại ngày nay, thiết bị di động cầm tay dần trở thành thứ thiếu cho người Trong có Smartphone, với tảng đại tích hợp nhiều công nghệ, không giúp giữ thông tin liên lạc với mà Smartphone trở nên thông minh làm nhiều việc đem lại tiện lợi cho người dùng từ công việc nhỏ đời sống Với nhu cầu đa dạng phức tạp ứng dụng, kỹ thuật không dây đưa nhiều chuẩn với đặc điểm kỹ thuật khác để phù hợp với nhu cầu, mục đích khả người sử dụng IrDA, WLAN với chuẩn 802.11, ZigBee, OpenAir, Bluetooth, NFC… Mỗi chuẩn kỹ thuật có ưu, khuyết điểm riêng Bluetooth dần lên kỹ thuật không dây tầm ngắn có nhiều ưu điểm, thuận lợi cho thiết bị di động Bluetooth dần lan rộng khắp giới, xâm nhập vào lĩnh vực thiết bị điện tử, đặc biệt thiết bị cầm tay Từ lý trên, Em chọn đề tài “Xây dựng hệ thống phun sương” Trong đề tài này, em tìm hiểu Hệ điều hành Android xây dựng hệ thống điều khiển thiết bị phun thông qua Bluetooth Với kiến thức điện tử vi điều khiển học tập trường, với việc tìm hiều để xây dựng ứng dụng hệ điều hành Android, em hoàn thành tốt đề tài Em xin gửi lời cám ơn chân thành đến với thầy giáo hướng dẫn Vũ Chiến Thắng với thầy cô giáo Khoa nhiệt tình giúp đỡ em trình thực đề tài Do có hạn chế thời gian kiến thức kinh nghiệm nên khó tránh khỏi sai sót Em mong đóng góp ý kiến Thầy Cô Khoa bạn đề tài Em xin chân thành cảm ơn ! CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU 1.1 Giới thiệu khái quát Để làm mát không khí vào mùa hè, nhiều gia đình thường sử dụng điều hòa giải pháp an toàn hiệu Tuy vậy, với việc làm mát không khí, điều hòa hút lượng ẩm định khiến cho không khí phòng trở nên khô khó chịu Không khí khô gây cảm giác khó chịu, nước nguyên nhân chứng bệnh khô da, rát họng, đau mắt, viêm phế quản nên ảnh hưởng đến sức khỏe thành viên gia đình, đặc biệt gia đình có trẻ nhỏ Để khắc phục vấn đề này, điều đơn giản mà bạn làm mua máy tạo độ ẩm không khí để trì độ ẩm cho phòng 1.2 Công dụng máy tạo ẩm không khí - Giúp làm mát không khí: Đối với gia đình sử dụng điều hòa: máy tạo ẩm có tác dụng tăng mức độ mát mẻ, giảm nhiệt nhanh chóng kéo dài cho phòng, điều giúp tiết kiệm điện cách đáng kể, số máy tạo ẩm có phận lọc khí giúp không khí phòng lọc bụi bẩn tốt cho đường hô hấp Đối với gia đình không sử dụng điều hòa: máy tạo ẩm kết hợp với quạt giúp làm giảm nhiệt độphòng thời điểm nhiệt độ tăng cao Khi nhiệt độ cao sương phun mau chóng bốc làm giảm nhiệt độ nhanh chóng từ 5-7 độ - Tốt cho đường hô hấp: Khi sử dụng máy tạo ẩm hợp lý, tức để máy tạo ẩm không khí mức vừa phải điều kiện tốt cho hô hấp trẻ nhỏ người lớn tuổi người có đường hô hấp yếu, mắc bệnh mãn tính hen suyễn, viêm xoang, dị ứng giảm loại bụi nhỏ li ti không khí giúp không khí Mức ẩm lý tưởng tốt cho sức khỏe độ ẩm 30- 50 %, bạn sử dụng máy đo 10 Arduino Uno bo mạch thiết kế vói xử lý trung tâm vi đỉểu khiển AVR Atmega328 cấu tạo Arduino Uno bao gồm phần sau: Hình 3.3 Board Vi điều khiển Arduino Uno Bảng 3.1: Các thông số 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 khoảng 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 hardware PWM) Số chân Analog (độ phân giải 10bit) 71 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) 3.1.3 Khối vỉ tạo ẩm Vỉ tạo ẩm sử dụng công nghệ siêu âm hiệu quả, tần số dao động cao làm nước biến đổi thành hạt sương siêu nhỏ, siêu mịn có kích thước cực nhỏ 1/10 đầu sợi tóc thoát khỏi không khí trợ giúp quạt, đưa ẩm vào không khí cách tự nhiên Vỉ tạo ẩm sử dụng nguồn 24V trực tiếp từ adapter Hình 3.4 Vỉ tạo ẩm adapter 3.1.4 Khối Modul Bluetooth HC – 05 Là khối làm nhiệm vụ truyền thông vi điều khiển Smart phone qua 72 Bluetooth Mo Hình 3.5 Modul Bluetooth HC – 05 Một vài đặc điểm Modul Bluetooth HC-05:  Điện áp hoạt động: 3.3V  Module có chế độ làm việc (có thể lựa chọn chế độ làm việc cách thay đổi trạng thái chân 34 KEY):  Tự động kết nối  Đáp ứng theo lệnh: làm việc chế độ này, bạn gửi lệnh AT để giao tiếp với module  Module HC05 nhận chức năng: Master, Slave, Loopback (có thể lựa chọn chức lệnh AT)  Giao tiếp với module giao tiếp nối tiếp không đồng qua đường RX TX, bạn sử dụng PC với chuẩn RS232 dòng vi điều khiển để giao tiếp  Bằng cách thay đổi trạng thái chân 34 (KEY), bạn cấu hình chế độ hoạt động cho module: 73  Để module làm việc chế độ kết nối tự động: KEY phải trạng thái Floating (trạng thái không kết nối)  Để module làm việc chế độ đáp ứng theo lệnh: KEY = ‘0’ (kết nối xuống đất)àCấp nguồn cho module chuyểnKEY = ‘1’ (kết nối lên VCC) lúc sử dụng lệnh AT để giao tiếp 3.1.5: Khối cảm biến Sử dụng cảm biến nhiệt độ độ ẩm DHT22 Hình 3.6 Cảm biến nhiệt độ độ ẩm DHT22 Cảm biến nhiệt độ độ ẩm DHT22 cảm biến giá rẻ so với cảm biến khác, thích hợp cho ứng dụng thu thập liệu Cảm biến DHT22 có phần, cảm biến độ ẩm điện dung điện trở nhiệt Dữ liệu ngõ cảm biến DHT22 dạng số, dùng vi điều khiển để lấy liệu Dữ liệu độ ẩm mà cảm biến đo mức từ 20% ~ 90% Nhiệt độ đo từ ~ 50 Độ C, thời gian trả liệu < 50ms 74 DHT22 có cấu tạo chân hình Nó sử dụng giao tiếp số theo chuẩn dây Thông số kỹ thuật:  Đo độ ẩm: 20%-95%  Nhiệt độ: 0-50º  Sai số độ ẩm ±5%  Sai số nhiệt độ: ±2ºC 3.2 Sơ đồ nguyên lý 75 Hình 3.7: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển hệ thống Giải thích sơ đồ nguyên lý: Vi điều khiển trung tâm Board Arduino Uno Board vi điều khiển làm nhiệm vụ nhận liệu nhiệt độ độ ẩm từ cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT22, sau gửi liệu qua Modul Bluetooth HC-05 Đồng thời nhận lệnh điều khiển từ điện thoại qua modul HC-05 Với liệu có, board điều khiển điều khiển ro-le bật/tắt theo mục đích Mô tả hệ thống: Do Vỉ tạo ẩm sử dụng nguồn 24V nên ta phải dùng thêm modul LM2596 để lấy nguồn 5v cấp cho vi điều khiển Vi điều khiển truyền nhận liệu với modul Bluetooth HC-05 qua chân RX TX 3.3 Lưu đồ thuật toán 76 77 Hình 3.8: Lưu đồ thuật toán mạch điều khiển Giải thích lưu đồ thuật toán: Khai báo chân Arduino sử dụng, đồng thời khai báo biến để lưu giá trị nhiệt độ độ ẩm Dùng hàm đọc giá trị nhiệt độ, độ ẩm từ cảm biển lưu vào biến khai báo Kiểm tra ngưỡng độ ẩm, độ ẩm nhỏ ngưỡng độ ẩm gửi lệnh bật Rơ le, ngược lại tắt rơ le Gửi giá trị nhiệt độ độ ẩm qua bluetooth, đồng thời chờ lệnh điều khiển từ điện thoại Nếu chuỗi nhận “bat” điều khiển đóng role, chuỗi nhận “tat” gửi lệnh nhả rơ le Nếu liệu nhận ngưỡng độ ẩm, liệu có < 100 Nếu nhỏ cài đặt lại ngưỡng độ ẩm liệu vừa nhận Kết thúc chương trình 78 3.4 Hoàn thiện sản phẩm Hình 3.9: Hình ảnh sản phẩm hoàn chỉnh 79 80 KẾT LUẬN Đề tài “Xây dựng hệ thống phun sương” trình bày đề tài có tính ứng dụng cao, sử dụng cho nhiều toán thực tế điều khiển thiết bị nhà Mobile Android, giám sát điều khiển thiết bị báo cháy, báo ga, ổn định nhiệt độ… Việc xây dựng thiết bị liên quan đến nhiều mảng kiến thức, từ kiến thức mảng điện tử, hệ thống nhúng kiến thức Android Vận dụng kiến thức học cố gắng mình, em thực vấn đề sau đây: - Hiểu rõ hệ điều hành Android - Nắm rõ giao tiếp Bluetooth - Thực viết ứng dụng Mobile Android - Thực kết nối Bluetooth Mobile Android Module Bluetooth Với khoảng cách ý (> 30m) kết nối tầm ngắn Bluetooth - Thiết kế hoàn thành mạch công suất để cung cấp nguồn điện 220V/AC điều khiển - Mạch điện ứng dụng “Smart Control” thiết kế đơn giản Giá thành mạch điện hoàn thiện tương đối thấp Bên cạnh đó, hệ thống số nhược điểm sau: - Ứng dụng chức tùy chọn - Khoảng cách điều khiển tùy thuộc vào thiết bị - Mạch điều khiển thiết kế đơn giản, số cổng điều khiển có cổng Còn nhiễu sử dụng thiết bị từ trường cao 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Mark L Murphy (2010), Beginning Android 2, Apress [2] Jason Morris (2011), Android User Interface Development Beginner’s Guide, Packt Publishing [3] Reto Meier (2009), Professional Android Application Development, Wiley Publishing [4] Trương Thị Ngọc Phượng, Lập Trình Android,, NXB Thời Đại [5] http://developer.android.com/ truy cập nhật cuối 5/2016 [6] http://android.vn/forums/lap-trinh-ung-dung-android.21/ truy cập nhật cuối 5/2014 [7] http://www.php.net/ truy cập nhật cuối 5/2016 [8] http://hocwebchuan.com/ truy cập nhật cuối 5/2016 82 PHỤ LỤC Mã nguồn chương trình Mã nguồn Arduino Uno #include "DHT.h" float h,t; int nnd=70,stt=0,ct=0,tem; String inbyte=""; char ch,a[5]; const int DHTPIN = 2; //Đọc liệu từ DHT22 chân mạch Arduino const int DHTTYPE = DHT22; //Khai báo loại cảm biến DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE); void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(4, OUTPUT); digitalWrite(4, LOW); dht.begin(); // Khởi động cảm biến } void loop() { h = dht.readHumidity(); //Đọc độ ẩm t = dht.readTemperature(); //Đọc nhiệt độ sendAndroidValues(); while(Serial.available()) { delay(20); ch=Serial.read(); inbyte=inbyte+ch; } 83 if(inbyte=="bat") {digitalWrite(4,LOW); stt=1;ct=1;} if(inbyte=="tat") { digitalWrite(4,HIGH); stt=0;ct=0;} if((inbyte!="bat")&&(inbyte!="tat")){a[0]= inbyte[0]; a[1]=inbyte[1]; tem = atoi (a);} if((tem!=0)&&(tem