NGHIÊN cứu xây DỰNG mô HÌNH NHÀ THÔNG MINH PIC 16f877a (có mạch và code)
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MƠ HÌNH NHÀ THƠNG MINH MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VII DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU VIII DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT IX CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NHÀ THÔNG MINH 1.1 GIỚI THIỆU 1.1.1 Giới thiệu đề tài 1.1.2 Ý nghĩa khoa học đề tài 1.1.3 Mục đích nghiên cứu 1.2 XÂY DỰNG HỆ THỐNG 1.2.1 Một số nhà thông minh thực tế 1.2.2 Tiêu chuẩn nhà thông minh 1.2.3 Các công đoạn thiết kế nhà thông minh CHƯƠNG NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI 2.1 XÂY DỰNG PHẦN CỨNG CỦA HỆ THỐNG 2.1.1 Linh kiện dùng mạch .9 2.2 XÂY DỰNG PHẦN MỀM CỦA HỆ THỐNG 20 2.2.1 Cơ sở lý thuyết 21 2.2.2 Sơ đồ khối hệ thống 22 CHƯƠNG THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH 3.1 3.2 29 MÔ HÌNH THỰC TẾ 29 KHẢO SÁT 31 CHƯƠNG NHẬN XÉT 38 CHƯƠNG KẾT LUẬN 39 5.1 KẾT LUẬN 39 5.1.1 Kết luận 40 5.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO 42 PHỤ LỤC 43 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ HÌNH 2.1 CẢM BIẾN HỒNG NGỒI HÌNH 2.2 SƠ ĐỒ CHÂN PIC16F877 HÌNH 2.3 CÁC CHỨC NĂNG CƠ BÃN CỦA PIC16F877 HÌNH 2.4 CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ LM35 HÌNH 2.5 MODULE SIM 900A VÀ CÁC CHÂN10 HÌNH 2.6 SƠ ĐỒ CHÂN LCD 16X2 11 HÌNH 2.7 MODULE DELAY12 HÌNH 3.1 MƠ HÌNH HỆ THỐNG CHỐNG TRỘM VÀ ĐO NHIỆT ĐỘ 29 HÌNH 3.2 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ DÙNG MODULE SIM900.29 HÌNH 3.3 MẠCH IN 31 HÌNH 3.3 MƠ HÌNH THỰC TẾ 32 HÌNH 3.4 MẠCH CẢM BIẾN HỒNG NGOẠI ĐƠN GIẢN 32 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU BẢNG 2.1: CHỨC NĂNG CÁC CHÂN SIM900A BẢNG 2.2: CÁC LỆNH AT CHO SMS 23 11 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT GSM SMS RISC Global System for Mobile Communication Short Message Service Reduced Instruction Set Computer ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 1/50 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NHÀ THÔNG MINH 1.1 Giới thiệu “Ngơi nhà thơng minh” cụm từ khơng xa lạ công nghệ phát triển Lúc đầu, ý tưởng thực nhờ vào tia hồng ngoại để điều khiển từ xa, khoảng cách bị hạn chế Về sau, nhiều nghiên cứu nhằm cải tiến khoảng cách điều khiển mang lại nhiều thành cơng có ý nghĩa thực tiễn điều khiển thông qua đường dây điện, đường dây điện thoại…Khi công nghệ wireless phát triển, người ta lại nghĩ đến điều khiển qua mạng không dây điều khiển từ xa dùng máy tính đời Khơng dừng lại đó, mà mạng điện thoại cạnh tranh gay gắt, điện thoại trở nên vật dùng thiếu cá nhân, người ta lại nghĩ điện thoại tích hợp khả điều khiển từ xa Đi xu hướng phát triển đó, tơi chọn đề tài: “Nghiên cứu thiết kế hệ thống nhà thông minh” Với đề tài này, muốn sử dụng điện thoại di động điều khiển thiết bị điện dân dụng, dùng Module Sim900A mạng GSM để thu SMS điều khiển Tôi hi vọng với đề tài làm sở nghiên cứu cho bạn khác sau mở rộng, phát triển 1.1.1 Giới thiệu đề tài: Ngày với phát triển mạnh mẽ ngành khoa học kỹ thuật, công nghệ kỹ thuật điện tử mà đặc biệt kỹ thuật điều khiển tự động đóng vai trò quan trọng lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lí, cơng nghiệp, cung cấp thơng tin Do đó, sinh viên chuyên ngành Điện tử - Viễn thông phải biết nắm bắt vận dụng cách có hiệu nhằm góp phần vào phát triển khoa học kỹ thuật giới nói chung phát triển kỹ thuật điện tử, tuyền thơng nói riêng Bên cạnh thúc đẩy phát triển kinh tế nước nhà Như biết, gần thiết bị tự động nhà máy, đời sống gia đình ngày hoạt động độc lập với nhau, thiết bị có quy trình sử dụng khác tuỳ thuộc vào thiết lập, cài đặt người sử dụng Chúng chưa có liên kết với mặt liệu Nhưng hệ thống điều khiển thiết bị từ xa thông qua tin nhắn SMS lại khác Ở đây, thiết bị Nghiên cứu xây dựng mơ hình nhà thơng minh ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 2/50 điều khiển tự động kết nối với thành hệ thống hoàn chỉnh qua một thiết bị trung tâm giao tiếp với mặt liệu Điển hình hệ thống điều khiển thiết bị nhà từ xa thơng qua tin nhắn SMS gồm có thiết bị đơn giản bóng đèn, quạt máy, lò sưởi đến thiết bị tinh vi, phức tạp tivi, máy giặt, hệ thống báo động… Nó hoạt động nhà thông minh Nghĩa tất thiết bị giao tiếp với mặt liệu thông qua đầu não trung tâm Đầu não trung tâm máy vi tính hồn chỉnh xử lí lập trình sẵn tất chương trình điều khiển Bình thường, thiết bị ngồi nhà điều khiển từ xa thông qua tin nhắn chủ nhà Chẳng hạn việc tắt quạt, đèn điện… người chủ nhà quên chưa tắt trước khỏi nhà Hay với tin nhắn SMS, người chủ nhà bật máy điều hòa để làm mát phòng trước nhà khoảng thời gian định Ngoài ra, hệ thống mang tính bảo mật Nghĩa có chủ nhà hay người biết mật ngơi nhà điều khiển ngơi nhà Từ yêu cầu thực tế, đòi hỏi ngày cao sống, cộng với hợp tác, phát triển mạnh mẽ mạng di động nên chúng em chọn đề tài " Thiết kế thi công hệ thống điều khiển thiết bị từ xa điện thoại di động dùng SMS " để đáp ứng nhu cầu ngày cao người góp phần vào tiến bộ, văn minh, đại nước nhà 1.1.2 Ý nghĩa khoa học đề tài: Ngày với tiến khoa học kỹ thuật, thiết bị điện tử đời ngày nhiều chủng loại tính sử dụng Bên cạnh nhu cầu sử dụng thiết bị cách tự động ngày cao, người ngày muốn có nhiều thiết bị giải trí thiết bị sinh hoạt với kỹ thuật cơng nghệ ngày cao Có thể Việt nam chưa phát triển mạnh mẽ lĩnh vực giới, quốc gia thuộc Châu âu hay Mĩ mơ hình nhà tự động điều khiển từ xa phát triển mạnh mẽ Từ nhu cầu thực tế đó, tơi muốn đưa phần kỹ thuật đại giới áp dụng vào điều kiện thực tế nước để tạo hệ thống điều khiển thiết bị nhà từ xa thông qua tin nhắn SMS nhằm đáp ứng nhu cầu ngày cao người Đề tài lấy sở tin nhắn SMS để điều khiển thiết bị Việc sử dụng tin nhắn SMS để điều khiển thiết bị có thuận lợi tiết kiệm chi phí, mang tính cạnh tranh động cao (nghĩa chỗ có phủ sóng mạng điện thoại di động ta điều khiển thiết bị được) Ngồi ra, sản phẩm Nghiên cứu xây dựng mơ hình nhà thông minh ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 3/50 đề tài có tính mở, áp dụng cho nhiều đối tượng khác dân dụng cơng nghiệp 1.1.3 Mục đích nghiên cứu: Đồ án nghiên cứu, khảo sát thực với mục đích áp dụng kiến thức học nhà trường để thiết kế, tạo hệ thống “Điều khiển tự động từ xa điện thoại di động” hồn chỉnh Hệ thống tích hợp module nhận tin nhắn sử dụng mạng GSM, module xử lý liệu, module công suất cho thiết bị nhà Qua xử lí, liệu gửi thiết bị đầu cuối (mobile) người điều khiển để báo cho biết trạng thái thiết bị điều khiển Hệ thống điều khiển thiết bị từ xa điện thoại di động dùng tin nhắn SMS có chức sau: Có thể kiểm tra trạng thái thiết bị trước điều khiển Từ kết kiểm tra trạng thái, người dùng dùng lệnh tin nhắn để điều khiển Hệ thống sau nhận tin nhắn xuất lệnh điều khiển thiết bị tự động báo trạng thái thiết bị sau điều khiển 1.2 Xây dựng hệ thống: 1.2.1 Một số ngơi nhà thơng minh thực tế: Ơng Nguyễn Tử Quảng, Tổng giám đốc công ty Bkis, chia sẻ cách nhiều năm, đọc thông tin biệt thự công nghệ cao với khả tự điều chỉnh âm thanh, ánh sáng theo ý thích tỷ phú Bill Gates, ơng mong muốn trang bị khả tự động cho nhà cơng nghệ Việt Nam sản xuất Trong Triển lãm thành tựu kinh tế - xã hội Việt Nam Thăng Long - Hà Nội 2010, diễn từ ngày 1/10 đến 6/10 Trung tâm triển lãm Giảng Võ - Hà Nội, Bkav giới thiệu Hệ thống nhà thông minh SmartHome Đây công trình cơng nghệ cao hồn tồn kỹ sư chuyên gia Công ty đầu tư phát triển công nghệ nhà thông minh Bkav SmartHome (công ty thành viên Bkav) nghiên cứu sản xuất SmartHome kết nối sản phẩm điện tử gia dụng thành mạng thiết bị hoạt động theo kịch khác nhằm tạo mơi trường sống tiện nghi, an tồn tiết kiệm lượng Chẳng hạn, có người bước vào nhà, hệ thống đèn tự bật Nghiên cứu xây dựng mơ hình nhà thơng minh ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 35/50 CHƯƠNG KẾT LUẬN 5.1 Kết luận “Ngơi nhà thơng minh” đề tài đòi hỏi nhiều thời gian nghiên cứu nhà có nhiều phương pháp điều khiển để nhà ngày “thông minh” Nhưng, trình bày trên, ngơi nhà thơng minh đơn giản phức tạp tùy theo tính mà chủ nhà mong muốn Trong thời gian làm đồ án vừa qua, nghiên cứu hệ thống chống trộm hệ cảm biến nhiệt độ ngơi nhà Theo đó, tơi đã: - Tìm hiểu hệ thống nhà thông minh thực tế - Tìm hiểu hệ thống chống trộm.hệ thống cảm biến nhiệt độ,hệ thống điều khiển thiết bị qua sms Tuy nhiên, giới hạn thời gian trình độ nên thực thực tập tốt nghiệp lần không tránh khỏi hạn chế 5.2 Hướng phát triển: Nguồn lượng dự phòng lấy từ pin mặt trời Ứng dụng camera sử lý ảnh Cửa có nhận diện dấu vân tay khuôn mặt ứng dụng trí thơng minh nhân tạo(Al) vào hệ thống Nghiên cứu xây dựng mơ hình nhà thơng minh ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 36/50 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: [1] Th.s Trần Thu Hà (chủ biên), Ks Phạm Quang Huy, Tự động hóa cơng nghiệp với WinCC, Nxb Hồng Đức [2] Nguyễn Doãn Phước, Phan Xuân Minh, Vũ Vân Hà, Tự động hóa với Simatic S7-200, Nxb Khoa học Kỹ thuật [3] Các tài liệu, giáo trình hình ảnh tải từ mạng Internet [4] Trần Thanh Trang, Giáo trình linh kiện điện tử,Nxb ĐHQG-HCM [5] Phạm Quang Huy,Võ Minh Hn, Giáo trình thực hành phân tích mơ mạch điện,Nxb ĐHQG-HCM [6] Nguyễn Đình Phú,Phan Văn Hoan,Trương Ngọc Anh, Giáo trình vi điều khiển PIC,Nxb ĐHQG-HCM [7] TS Nguyễn Minh Tâm, Giáo trình mạch điện tập 1,Nxb ĐHQG-HCM [8] TS Nguyễn Minh Tâm, Giáo trình mạch điện tập 2,Nxb ĐHQG-HCM [9] Phan Văn Ca, Giáo trình hệ thống viễn thơng,Nxb ĐHQG-HCM Nghiên cứu xây dựng mơ hình nhà thơng minh ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 37/50 PHỤ LỤC Code cho hệ thống cảm biến nhiệt độ: #include #include #device *=16 adc=10 #FUSES NOWDT, HS, NOPUT, NOPROTECT, NOBROWNOUT, NOLVP, NOCPD, NOWRT #use delay(clock=20000000) #include //int32 read,temp; int high,low;//khai bao ten bien tam signed int32 read,temp,cd = 30,duty = 0; void convert_bcd(int8 x); // void main() { int i; trisa = 0xFF; trisb = 0x00; trisc = 0x00; trisd = 0xf0; // Khoi tao che cho bo ADC setup_adc_ports(sAN0); setup_adc(ADC_CLOCK_INTERNAL); delay_us(50); Nghiên cứu xây dựng mơ hình nhà thơng minh NODEBUG, ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 38/50 // Khoi tao cho ngat ngoai enable_interrupts(int_rda); //SETUP_TIMER_0(T0_INTERNAL); dem thoi gian //cho phep cac ngat hoat dong de //ENABLE_INTERRUPTS(int_TIMER0); //SET_TIMER0(15536); //T_dinhthoi = (65536-15536)*1us = 50000us SETUP_CCP1(CCP_PWM); khien quat SETUP_CCP2(CCP_PWM); //dat chan CCP1 ( RC2 ) lam chan PWM dieu //dat chan CCP2 ( RC1 ) lam chan PWM SETUP_TIMER_2(T2_DIV_BY_4,124,1); 20Mhz/4/1/255 = 19.6kkz //set PWM frequence la //set_pwm1_duty(500); set_pwm2_duty(500); duty = 100; LCD_init(); Printf(LCD_putchar,"MACH DO NHIET DO"); LCD_putcmd(0xC0); Printf(LCD_putchar,"Do Nhiet Do Lm35"); // Lay mau nhiet lan dau tien read=read_adc();//doc nhiet temp = read*0.48828;//nhiet = doc nhiet vao ADC chia cho phan giai cua bo adc la 2,048 ( C tuong ung voi 10mili vol ) if(temp>99) temp = 99;//neu nhiet lon hon 99 thi nhiet = 99 convert_bcd((int8)temp); // Chuyen doi tach so tram, chuc, donvi de hien thi len LCD while(TRUE) { if (i>200)//gan gia tri cho ham i ham ta gan gia tri thich Nghiên cứu xây dựng mô hình nhà thơng minh ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 39/50 { read=read_adc(); temp = read*0.48828; if(temp>99) temp = 99; convert_bcd((int8)temp); // Chuyen doi tach so tram, chuc, donvi de hien thi len LED LCD_putcmd(0x80); printf(LCD_putchar,"TEMP: "); LCD_putchar(high); LCD_putchar(low); //LCD_putchar(giay+0x30); printf(LCD_putchar,"C "); i=0; } i++; //delay_ms(500); //duty = (temp - cd)*10; duty = (500 - temp*10) + 100; //if(duty >= 500)duty = 500; if(duty 0) {idex=index; ngat=1; isti = 2; } THUC MOT CHUOI //KHI KET if(ch!=10 && ch!=13 && is == 1) { str[index] = ch; index++; } } if(isti==2) //cho phep nhan da khoi tao cong { if(ch==10 && index1 ==0) is=1; //bat dau cho phep nhan chuoi if(ch==10 && index1>0) {idex1=index1; ngat=2; isti = 0; } THUC MOT CHUOI //KHI KET if(ch!=10 && ch!=13 && is == 1) { str1[index1] = ch; index1++; } } } // -void send_sms() { putc('A'); putc('T'); putc('+'); putc('C'); putc('M'); putc('G'); putc('S'); putc('='); putc(34); // printf("AT+CMGS="); putc(34); putc(dt[0]); putc(dt[1]); putc(dt[2]); putc(dt[3]); putc(dt[4]); putc(dt[5]); putc(dt[6]); putc(dt[7]); putc(dt[8]); putc(dt[9]); putc(dt[10]); putc(dt[11]); putc(dt[12]); putc(34); putc(13); delay_ms(1000); Nghiên cứu xây dựng mô hình nhà thơng minh ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 42/50 //putc('0'); putc('9'); putc('0'); putc('9'); putc('3'); putc('2'); putc('6'); putc('9'); putc('8'); //putc('0'); putc(34); putc(13); delay_ms(200); putc(str3[0]); putc(str3[1]); putc(str3[2]); putc(str3[3]); putc(str3[4]); putc(str3[5]); putc(str3[6]); putc(str3[7]); putc(str3[8]); putc(str3[9]); putc(str3[10]); putc(str3[11]); putc(str3[12]);putc(26); putc(13); delay_ms(4000); } // -int kiemtra() { int j,k; for(j=0;j