mô hình nhà thông minh có các hệ thống cảm biến chống trộm báo cháy, khói và hệ thống các thiết bị được điều khiển bằng điện thoại qua arduino. hệ thống cảm biến ánh sáng tự động bật đèn khi trời tốt tắt khi trời sáng. cảm biến chống trộm bằng lazer. Cảm biến nhiệt dùng IC khuếch đại thuật toán và báo khói bằng thu phát hồng ngoại. Các thiết bị trong nhà được điều khiển qua điện thoại bằng blutooh vs kit arduino
BỘ CƠNG THƯƠNG CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG Độc lập - Tự – Hạnh phúc KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP Khoa: Điện tử - Tin học Khoa: ĐIỆN TỬ - TIN HỌC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: “Nghiên cứu thiết kế mô hình nhà thơng minh ” Giảng viên hướng dẫn: Th.S PHAN QUANG THƯỞNG Sinh viên thực hiện: 1.NGUYỄN THẾ ĐỨC Mã số SV: 50110119 2.LƯƠNG GIA ANH Mã số SV: 50110040 3.NƠNG THỊ CHI Mã số SV: 50110033 4.HỒNG VĂN HỒN Mã số SV: 50110041 5.NGUYỄN BÌNH NGUN Mã số SV: 50110002 6.GIÁP THỊ PHƯỢNG Mã số SV: 50110141 7.DƯƠNG THẾ SÁNG Mã số SV: 50110159 8.NGUYỄN VĂN TRỌNG Mã số SV: 50110125 Lớp: Hệ: Khố: 50CĐ-ĐT1 CAO ĐẲNG CHÍNH QUY 50 BẮC GIANG, THÁNG NĂM 2019 ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: 1.NGUYỄN THẾ ĐỨC Mã số SV: 50110119 2.LƯƠNG GIA ANH Mã số SV: 50110040 3.NÔNG THỊ CHI Mã số SV: 50110033 4.HỒNG VĂN HỒN Mã số SV: 50110041 5.NGUYỄN BÌNH NGUN Mã số SV: 50110002 6.GIÁP THỊ PHƯỢNG Mã số SV: 50110141 7.DƯƠNG THẾ SÁNG Mã số SV: 50110159 8.NGUYỄN VĂN TRỌNG Mã số SV: 50110125 Giảng viên hướng dẫn:ThS.PHAN QUANG THƯỞNG Lớp: 50CĐ-ĐT1 Khố: 50 Hệ đào tạo: Chính quy Ngành đào tạo: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Ngày giao đề tài: 14 /04/ 2019 Ngày nộp quyển: 08 /06/ 2019 NỘI DUNG ĐỀ TÀI: “Nghiên cứu thiết kế mơ hình nhà thơng minh” *u cầu: − Trong hệ thống nhà thơng minh có hệ thống: + Hệ thống báo cháy tự động + Hệ thống chống trộm tự động lazer + Hệ thống cửa tự động mật mã + Hệ thống đèn tự động trời tối − Các thiết bị nhà điều khiển smartphone thông qua blutooh Tổ trưởng môn (Ký, ghi rõ họ tên) Bắc Giang, ngày 15 tháng 05năm 2019 TL/Hiệu trưởng Giảng viên hướng dẫn Trưởng khoa (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) LỜI CẢM ƠN Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành tri ân sâu sắc thầy cô trường Cao Đẳng kỹ thuật Công Nghiệp Bắc Giang, đặc biệt thầy cô khoa Điện tử - Tin học trường tận tình dạy dỗ em năm học giảng đường trình thực đồ án tốt nghiệp Và em xin chân thành cảm ơn thầy Phan Quang Thưởng nhiệt tình hướng dẫn giúp đỡ chúng em hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp Xin cảm ơn bạn sinh viên đóng góp ý kiến, động viên kích lệ tinh thần trình thực đề tài Trong trình làm đồ án, báo cáo, khó tránh phải sai sót, mong Thầy, Cơ bổ xung đóng góp ý kiến Đồng thời trình độ lý luận kinh nhiệm thực tiễn hạn chế nên báo cáo khơng thể tránh khỏi thiếu sót, chúng em mong nhận ý kiến đóng góp Thầy, Cơ để em học thêm nhiều kính nhiệm bổ ích cho việc học tập cơng việc tương lai Chúng em xin chân thành cảm ơn! Bắc Giang, 2019 Trưởng nhóm sinh viên thực Nguyễn Thế Đức BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự – Hạnh phúc PHIẾU ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN (KHÓA LUẬN) TỐT NGHIỆP CAO ĐẲNG CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Giảng viên hướng dẫn: Th.s PHAN QUANG THƯỞNG Khoa: Điện tử - tin học Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế mơ hình nhà thơng minh Sinh viên thực hiện: 1.NGUYỄN THẾ ĐỨC 2.LƯƠNG GIA ANH 3.NƠNG THỊ CHI 4.HỒNG VĂN HỒN 5.NGUYỄN BÌNH NGUN 6.GIÁP THỊ PHƯỢNG 7.DƯƠNG THẾ SÁNG 8.NGUYỄN VĂN TRỌNG Mã số SV: 50110119 Mã số SV: 50110040 Mã số SV: 50110033 Mã số SV: 50110041 Mã số SV: 50110002 Mã số SV: 50110141 Mã số SV: 50110159 Mã số SV: 50110125 NỘI DUNG ĐÁNH GIÁ: STT NỘI DUNG THANG ĐIỂM Mức độ thời đề tài, mức độ khó đề tài 10 Tính ứng dụng đề tài vào thực tiễn 10 Tính đắn hợp lý phân tích thiết kế 15 Giải pháp công nghệ thực 5 Mức độ hồn thành cơng việc sinh viên 25 Tinh thần thái độ làm việc: chăm chỉ, cần cù, nghiêm túc tinh thần chủ động công việc 10 Khả đọc sách ngoại ngữ tham khảo Khả tổng hợp kiến thức viết đồ án 10 Bố cục hình thức trình bày đồ án theo quy định ĐIỂM CHẤM 10 Thời hạn hoàn thành nộp đồ án TỔNG ĐIỂM 100 Điểm kết luận qui đổi giáo viên hướng dẫn: …………………… (điểm) (Qui điểm 10, khơng làm tròn, đạt từ điểm trở lên cho bảo vệ) Đồng ý cho bảo vệ: Không đồng ý cho bảo vệ: Bắc Giang, ngày…….tháng năm 20… GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CƠNG NGHIỆP CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự – Hạnh phúc NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CAO ĐẲNG CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN Giảng viên phản biện: Bộ môn…………….Khoa Tên đồ án tốt nghiệp: Sinh viên thực hiện: Lớp: Giảng viên hướng dẫn: NỘI DUNG NHẬN XÉT: I Nội dung báo cáo - Bố cục, hình thức trình bày: - Đảm bảo tính cấp thiết, đại, không trùng lặp: - Khả nêu giải toán: - Đảm bảo hàm lượng kiến thức nghiên cứu: - Hướng phát triển cao Đề tài: II Sản phẩm: III Ưu nhược điểm IV Kết luận: Đồ án/Khoá luận đạt (hoặc không đạt) yêu cầu ĐA/KLTN trình độ Cao đẳng Đồng ý/Khơng đồng ý cho sinh viên bảo vệ trước hội đồng chấm đồ án tốt nghiệp? Bắc Giang, ngày tháng .năm 20 GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN (Ký, ghi rõ họ tên) LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỀ NHÀ THÔNG MINH VÀ ỨNG DỤNG VỀ ARDUINO UNO 1.1 Tổng quan nhà thông minh 1.1.1 Giới thiệu chung nhà thông minh xu hướng 1.1.2 Lợi ích nhà thơng minh 1.2 Tổng quan arduino 1.2.1 Vi điều khiển AVR .3 1.2.2 Arduino uno CHƯƠNG THIẾT KẾ CÁC THIẾT BỊ, HỆ THỐNG SỬ DỤNG TRONG NHÀ THÔNG MINH 2.1 Thiết kế mơ hình 2.1.1 Sơ đồ mặt 2.1.2 Thiết kế vị trí thiết bị 2.2 Hệ thống cửa tự động mật mã 2.2.1 Ưu điểm: 2.2.2 Các linh kiện: 10 2.2.3 Nguyên lý hoạt động: 12 2.3 Các hệ thống cảm biến .13 2.3.1 Cảm biến ánh sáng dùng quang trở 13 2.3.2 Cảm biến lazer: 16 2.3.3 Cảm biến nhiệt, khói dùng LM 358 18 2.4 Relay 20 2.5 Nguồn Adapter 21 CHƯƠNG : SƠ ĐỒ ĐẤU NỐI HỆ THỐNG ; CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN; KHỞI TẠO KẾT NỐI VỚI SMART PHONE VỚI ARDUINO THÔNG QUA BLUTOOH .22 3.1 Sơ đồ khối hệ thống 22 3.2 Sơ đồ đấu nối thiết kế phần cứng 23 3.2.1 Sơ đồ đấu nối .23 3.2.1.1 Hệ thống cửa tự động mật mã 23 3.2.1.2 Hệ thống điều khiển thiết bị nhà điện thoại .24 3.2.2 Thiết kế phần cứng 25 3.2.2.1 Mạch báo cháy, khói dùng LM358 .25 3.2.2.3 Mạch tự động bật đèn trời tối .29 3.2.2.4 Mạch điều khiển thiết bị nhà 31 3.3 Chương trình điều khiển 31 3.3.1 Chương trình điều khiển cho mạch khóa cửa tự động mật mã 31 3.3.2 Chương trình điều khiển cho mạch điều khiển thiết bị nhà thông qua Blutooh 33 3.4 Khởi tạo kết nối giưa smart phone với arduino thông qua Blutooh 34 3.4.1 Giới thiệu 34 3.4.2 Giới thiệu mô-đun Bluetooth HC-05 34 3.4.3 Các chân mô-đun Bluetooth HC-05 35 3.4.4 Chức chân 36 3.4.5 Các chế độ hoạt động 36 3.4.6 Cài đặt mặc định Mô-đun Bluetooth HC-05 .36 3.4.7 Kết nối điện thoại với mô-đun Bluetooth HC-05 36 3.5 Hình ảnh mơ hình hồn thiện 42 KẾT LUẬN 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO 46 byte rowPins[ROWS] = { 9, 8, 7, }; byte colPins[COLS] = { 5, 4, 3, }; Keypad keypad = Keypad(makeKeymap(keys), rowPins, colPins, ROWS, COLS ); int Lock = 13; void setup() { pinMode(Lock, OUTPUT); LockedPosition(true); } void loop() { char key = keypad.getKey(); if (key == '*' || key == '#') { position = 0; LockedPosition(true); } if (key == password[position]) { position ++; } if (position == 3) { LockedPosition(false); } delay(100); } void LockedPosition(int locked) { if (locked) { digitalWrite(Lock, LOW); } else { digitalWrite(Lock, HIGH); } 32 } 3.3.2 Chương trình điều khiển cho mạch điều khiển thiết bị nhà thông qua Blutooh #include char* password = "123"; // change the password here, just pick any numbers int position = 0; const byte ROWS = 4; const byte COLS = 4; char keys[ROWS][COLS] = { {'1','2','3','A'}, {'4','5','6','B'}, {'7','8','9','C'}, {'*','0','#','D'} }; byte rowPins[ROWS] = { 9, 8, 7, }; byte colPins[COLS] = { 5, 4, 3, }; Keypad keypad = Keypad( makeKeymap(keys), rowPins, colPins, ROWS, COLS ); int Lock = 13; void setup() { pinMode(Lock, OUTPUT); LockedPosition(true); } void loop() { char key = keypad.getKey(); if (key == '*' || key == '#') { position = 0; LockedPosition(true); } if (key == password[position]) { position ++; } if (position == 3) 33 { LockedPosition(false); } delay(100); } void LockedPosition(int locked) { if (locked) { digitalWrite(Lock, LOW); } else { digitalWrite(Lock, HIGH); } } 3.4 Khởi tạo kết nối giưa smart phone với arduino thông qua Blutooh 3.4.1 Giới thiệu Giao tiếp Bluetooth giao tiếp RF dựa tần số 2,4 GHz với phạm vi khoảng 10 mét Đây giao tiếp phổ biến thường sử dụng truyền liệu với khoảng cách ngắn, hệ thống âm thanh, thiết bị rảnh tay (hands-free), thiết bị ngoại vi máy tính, v.v 3.4.2 Giới thiệu mô-đun Bluetooth HC-05 Mô-đun Bluetooth HC-05 thiết bị thường lựa chọn để thực dự án dựa giao tiếp Bluetooth Mô-đun Bluetooth HC-05 thiết bị giao tiếp không dây đơn giản dựa giao thức Bluetooth Mô-đun dựa IC Bluetooth chip đơn BC417 tuân thủ tiêu chuẩn Bluetooth v2.0 hỗ trợ cho giao diện UART USB Nói chung, mơ-đun Bluetooth HC-05, mơ-đun phụ HC-05, xác, kèm với IC BC417 với nhớ flash Các mô-đun xuất dạng board gắn bề mặt số nhà sản xuất bên thứ ba sử dụng board để xây dựng hệ thống hoàn chỉnh với chân phận cần thiết Hình ảnh sau cho thấy mô-đun Bluetooth HC-05 (board màu xanh gắn board màu xanh dương) sử dụng phần mơ-đun Bluetooth hồn chỉnh 34 Hình 3.13 Hình ảnh thực tế Modum blutooh HC-05 3.4.3 Các chân mô-đun Bluetooth HC-05 Mô-đun HC-05 hỗ trợ giao tiếp UART, USB SPI tùy thuộc vào ứng dụng, chân cần thiết sử dụng Trong dự án này, board sử dụng giao tiếp UART Nói chung, sử dụng mơ-đun Bluetooth, cần bốn chân đủ để kích hoạt thành công giao tiếp không dây mô-đun sản xuất kèm với sáu chân là: VCC, GND, TX, RX, EN STATE Hình ảnh bên hiển thị chân thành phần khác mơ-đun Bluetooth HC-05 điển hình Hình 3.14 Các chân thành phần modum blutooh HC-05 Một điểm quan trọng cần nhớ mô-đun Bluetooth HC-05 hoạt động mức logic 3,3V Do đó, điều chỉnh điện áp 3,3V sử dụng board Lưu ý: Nút nhấn có board mạch sử dụng để định cấu hình mơ-đun Bluetooth chế độ lệnh AT Trong viết này, không thảo luận chế độ hoạt động 35 3.4.4 Chức chân EN: Đây pin cho phép Khi chân bỏ trống kết nối với 3.3V, mô-đun cho phép Nếu chân kết nối với GND, mơ-đun bị vơ hiệu hóa • +5V: Đây chân cấp nguồn nên nối với + 5V Vì mơ-đun có điều chỉnh điện áp 3.3V bo mạch, bạn cung cấp nguồn + 5V • GND: Chân nối đất • TX: Đây chân máy phát giao tiếp UART • RX: Đây chân nhận UART • STATE: Đây pin báo trạng thái Pin mức THẤP mô-đun không kết nối với thiết bị Khi mô-đun ghép nối với thiết bị nào, chân mức CAO Lưu ý: Đèn LED board mạch sử dụng để biểu thị trạng thái kết nối Khi mô-đun không ghép nối, đèn LED nhấp nháy nhấp nháy liên tục Khi môđun ghép nối, đèn LED nhấp nháy với thời gian khoảng giây • 3.4.5 Các chế độ hoạt động Mơ-đun Bluetooth HC-05 cấu hình hai chế độ hoạt động: Chế độ lệnh (Command Mode) Chế độ liệu (Data Mode) Trong Chế độ lệnh, bạn giao tiếp với mơ-đun Bluetooth thơng qua lệnh AT để định cấu hình cài đặt tham số khác mô-đun xem thông tin firmware, thay đổi tốc độ UART, thay đổi tên mô-đun, set mô-đun Master Slave, v.v Một điểm quan trọng mô-đun HC-05 cấu hình Master Slave cặp giao tiếp Để chọn hai chế độ, bạn cần kích hoạt Chế độ lệnh gửi lệnh AT thích hợp Đối với Chế độ liệu, chế độ này, mô-đun sử dụng để liên lạc với thiết bị Bluetooth khác, tức việc truyền liệu xảy chế độ 3.4.6 Cài đặt mặc định Mô-đun Bluetooth HC-05 Sau danh sách số cài đặt mặc định mơ-đun Bluetooth HC-05 • Tên: HC-05 • Mật khẩu: 1234 (hoặc 0000) • Loại: Slave • Chế độ: Data • Tốc độ Baud: 9600 với bit liệu, khơng có bit parity 1bit stop 3.4.7 Kết nối điện thoại với mô-đun Bluetooth HC-05 36 B1 vào CH play điện toại tìm tải ứng sụng “Blutooh controller Lamp ” 37 B2 vào cài đặt điện thoại mở blutooh tìm ghép nối với HC-05 38 B3 Mở ứng dụng Blutooh controller Lamp 39 40 B4 chọn vào dòng thứ ứng dụng chọn mudum hc-05 ta vừa kết nối B5 nhấn connection chuyển sang màu xanh ta kết nối thành cơng 41 3.5 Hình ảnh mơ hình hồn thiện 42 43 KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu thực đồ án, chúng em đạt kết sau: − Mơ hình thực tế nhỏ gọn đầy đủ − Hệ thống cảm biến ánh sáng hoạt động ổn định − Hệ thống chống trộm có độ xác, tính ổn định cao − Cảm biến nhiệt độ, báo khói hoạt động ổn định, xác − Các thiết bị nhà điều khiển tự động thông qua điện thoại − Hệ thống tự động ổn định, an tồn − Tiết kiệm điện khơng lãng phí Do thời gian kiến thức hạn hẹp nên q trình thực mặt hạn chế như: − Tầm điều khiển thiết bị giới hạn − Phải dùng thêm nguồn dự phòng cho mạch cửa tự động có cố điện − Giới hạn điều khiển smarphone (chỉ kết nối vs smartphone chạy hệ điều hành androi ) Hiện với phát triển khoa học kỹ thuật, kỷ nguyên 4.0 ngày phát triển Vì vậy, để đáp ứng nhu cầu thực tế càn phải nghiên cứu thêm để ngày hoàn thiện nâng cấp hệ thống nhà thông minh điều khiển thiết bị qua internet; hệ thống chiếu sáng ngày thông minh ; Cửa tự động vân tay, mẫu mắt,… * Hướng phát triển đề tài: Đề tài co thể phát triển lên thành điều khiển thiết bị thông qua internet, qua wifi để tăng phạm vi điều khiển Có thêm nhiều hệ thống cảnh báo như: Hệ thống cảm biến khí ga Hệ thống phơi đồ tự động , 44 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO [ 1] Tài liệu datasheet www.alldatasheet.com www.ant7.com [ 2] Giáo trình điện tử [ 3] Tài liệu arduino www.arduino.vn [ 4] Tham khảo mạch nguyên lý mạng http://dientuvietnam.net 46 ... khiển AVR Vi điều khiển AVR hãng Atmel sản xuất gới thiệu lần đầu năm 1996 AVR có nhiều dòng khác bao gồm dòng Tiny AVR (như AT tiny 13, AT tiny 22…) có kích thước nhớ nhỏ, phận ngoại vi, đến dòng... Arduino board mạch vi xử lý, nhằm xây dựng ứng dụng tương tác với với môi trường thuận lợi Phần cứng bao gồm board mạch nguồn mở thiết kế tảng vi xử lý AVR Atmel 8bit, ARM Atmel 32bit Những Model trang... đồng pha gồm nguồn âm, loại trừ sựcần thiết thành phần thiên áp bên nhiều ứng dụng Dải điệnáp lối bao gồm nguồn điện áp âm * Các đặc trưng IC LM358: Cơng suất cực máng thấp Có khuyếch đại thuật