Hiện nay với sự phát triển của khoa học kỹ thuật thì nhu cầu con ngườiđòi hỏi ngày càng cao trong nhiều lĩnh vực của đời sống xã hội. Trong đó cónhu cầu về cuộc sống tiện nghi, thông minh. Điều này đã thôi thúc những nhàthiết kế, chế tạo ra những sản phẩm đáp ứng những tiện nghi, thông minh đó.Một trong số đó cần kể tới là giàn phơi thông minh. Với các nước phát triển thìnó đã được sử dụng rộng rãi, phổ biến còn ở các nước đang phát triển trong đócó Việt Nam thì nó đang là xu hướng mà người tiêu dùng đang hướng tới. Cùngvới sự phát triển hiện đại của các khu nhà hay các khu chung cư với diện tíchkhông lớn lắm thì đa số không gian còn hạn chế. Chính vì vậy mà các loại giànphơi thông minh ra đời như một giải pháp hữu hiệu nhằm đáp ứng nhu cầu thiếtyếu của cuộc sống hiện đại, văn minh đồng thời gia tăng nét đẹp thẩm mĩ chongôi nhà thân yêu.
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CNKT ĐIỆN TỬ - VIỄN THƠNG THIẾT KẾ MƠ HÌNH GIÀN PHƠI THƠNG MINH SỬ DỤNG ARDUINO CBHD : TS Nguyễn Đắc Hải Sinh viên : Nguyễn Văn Tuyến Mã sinh viên : 1041050388 Hà Nội – Năm 2019 MỤC LỤC Trang DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH ẢNH LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT CHUNG 11 1.1 Một số sản phẩm giàn phơi thơng minh có thị trường 11 1.2 Phương pháp nghiên cứu đề tài 15 1.3 Ưu điểm đề tài 15 CHƯƠNG 2: VI ĐIỀU KHIỂN VÀ CẢM BIẾN 16 2.1 Arduino 16 2.1.1 Tổng quan arduino [1] 16 2.1.2 Một số ứng dụng arduino 17 2.1.3 Tổng quan arduino nano [2] 18 2.2 Cảm biến ánh sáng dùng quang trở 21 2.2.1 Giới thiệu 21 2.2.2 Nguyên lý hoạt động 21 2.2.3 Hình ảnh thực tế 21 2.3 Cảm biến mưa 22 2.3.1 Giới thiệu 22 2.3.2 Nguyên lý hoạt động 22 2.3.3 Hình ảnh thực tế 22 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MƠ HÌNH 23 3.1 Sơ đồ khối 23 3.2 Chức khối 23 3.2.1 Khối nguồn 23 3.2.2 Khối cảm biến 24 3.2.3 Khối vi xử lý 25 3.2.4 Khối chấp hành 30 3.3 Sơ đồ nguyên lý 31 3.4 Lưu đồ thuật toán 32 3.5 Mạch điều khiển giàn phơi 33 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 35 4.1 Kết đề tài 35 4.2 Hướng phát triển 37 KẾT LUẬN 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 PHỤ LỤC 42 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT I/O - Input/Output ADC - Analog Digital Converter LED - Light Emiting Diode TTL - Transistor-Transistor Logic IDE - Integrated Development Environment EEPROM - Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory SRAM - Static Random Access Memory SPI - Serial Peripheral Interface PWM - Pulse Width Modulation DANH MỤC BẢNG BIỂU CHƯƠNG Bảng 2.1: Một vài thông số arduino nano [3] 19 Bảng 2.2: Chức chân arduino nano [2] 20 CHƯƠNG Bảng 3.1: Cấu hình Atmega328P [4] 26 DANH MỤC CÁC HÌNH CHƯƠNG Hình 1.1: Giàn phơi thơng minh gắn tường inox [7] 11 Hình 1.2: Giàn phơi thông minh gắn tường kéo thu vào [8] 12 Hình 1.3: Giàn phơi thông minh gắn trần inox [9] 13 Hình 1.4: Giàn phơi thơng minh gắn trần khung nhơm [10] 13 Hình 1.5: Giàn phơi thông minh điều khiển từ xa GLT-8013-FS [11] 14 Hình 1.6: Giàn phơi thơng minh điều khiển từ xa [12] 15 CHƯƠNG Hình 2.1: Các dòng arduino [13] 16 Hình 2.2: Arduino thu thập điều khiển nhiệt độ, độ ẩm [1] 17 Hình 2.3: Xe điều khiển từ xa [1] 18 Hình 2.4: Mạch arduino nano thực tế [2] 18 Hình 2.5: Sơ đồ chân arduino nano [2] 20 Hình 2.6: Quang trở 21 Hình 2.7: Cảm biến mưa thực tế 22 CHƯƠNG Hình 3.1: Sơ đồ khối mạch điều khiển 23 Hình 3.2: Sơ đồ khối nguồn 23 Hình 3.3: Cảm biến quang trở [14] 24 Hình 3.4: Module cảm biến mưa [15] 25 Hình 3.5: Atmega328P thực tế [16] 26 Hình 3.6: Sơ đồ chân chức ATmega328P [4] 27 Hình 3.7: Module điều khiển động L298 30 Hình 3.8: Sơ đồ thiết kế mạch điều khiển giàn phơi thơng minh 31 Hình 3.9: Lưu đồ thuật toán 32 Hình 3.10: Mạch in 33 Hình 3.11: Mạch điện thiết kế 33 Hình 3.12: Mạch điều khiển giàn phơi 34 Hình 3.13: Mạch điều khiển cấp nguồn 34 CHƯƠNG Hình 4.1: Mơ hình quan sát từ xuống 35 Hình 4.2: Mơ hình quan sát từ trái sang phải 35 Hình 4.3: Mơ hình quan sát từ phải sang trái 36 Hình 4.4: Phần để hệ thống điều khiển thu quần áo vào 36 Hình 4.5: Phần để phơi quần áo 37 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 cơng trình nghiên cứu Các nguồn tài liệu tham khảo liệt kê, trích dẫn theo quy định Nếu lời cam đoan khơng đúng, em xin chịu hồn tồn trách nhiệm trước pháp luật Hà Nội, tháng năm 2019 Sinh viên Nguyễn Văn Tuyến LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy TS.Nguyễn Đắc Hải tận tình giúp đỡ, bảo, hướng dẫn em thực suốt trình thực đề tài Trong thời gian làm việc với thầy, em tiếp thu thêm nhiều kiến thức bổ ích mà học tập tinh thần làm việc, thái độ nghiên cứu khoa học nghiêm túc, hiệu thầy Đây điều cần thiết cho em q trình học tập cơng tác sau Và em xin cảm ơn thầy, cô khoa Điện Tử tạo điều kiện, cung cấp cho em kiến thức bản, cần thiết để em có điều kiện đủ kiến thức để thực q trình nghiên cứu Em xin kính chúc q thầy cô thật dồi sức khoẻ thành công đường nghiệp giảng dạy Ngoài ra, em xin cảm ơn thành viên lớp điện tử – k10 có ý kiến đóng góp, bổ sung, giúp em hồn thành tốt đề tài Em xin chân thành cảm ơn !!! MỞ ĐẦU Hiện với phát triển khoa học kỹ thuật nhu cầu người đòi hỏi ngày cao nhiều lĩnh vực đời sống xã hội Trong có nhu cầu sống tiện nghi, thông minh Điều thúc nhà thiết kế, chế tạo sản phẩm đáp ứng tiện nghi, thơng minh Một số cần kể tới giàn phơi thông minh Với nước phát triển sử dụng rộng rãi, phổ biến nước phát triển có Việt Nam xu hướng mà người tiêu dùng hướng tới Cùng với phát triển đại khu nhà hay khu chung cư với diện tích khơng lớn đa số khơng gian hạn chế Chính mà loại giàn phơi thông minh đời giải pháp hữu hiệu nhằm đáp ứng nhu cầu thiết yếu sống đại, văn minh đồng thời gia tăng nét đẹp thẩm mĩ cho nhà thân yêu Lý chọn đề tài Việc có giàn phơi thơng minh khơng chiếm diện tích ban cơng nơi có ban cơng nhỏ phù hợp cho việc lắp đặt giàn phơi để phơi quần áo dễ dàng, tiện lợi, bảo vệ quần áo khỏi tác động thời tiết Với lý trên, em chọn đề tài “Thiết kế mơ hình giàn phơi thơng minh sử dụng arduino” để nghiên cứu Nếu trời có mưa giàn phơi tự động kéo vào Nếu trời nắng giàn phơi tự động kéo Như vậy, người sử dụng không cần phải điều khiển mà sử dụng dàn phơi thuận tiện cho sống Mục đích chọn đề tài Do thực tế đời sống sinh hoạt người, việc phơi quần áo ngày thời tiết xấu bất tiện đặt biệt gia đình khơng có điều kiện nhà thường xuyên, từ bất tiện vấn đề 34 Hình 3.12: Mạch điều khiển giàn phơi Hình 3.13: Mạch điều khiển cấp nguồn 35 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 4.1 Kết đề tài Hình 4.1: Mơ hình quan sát từ xuống Hình 4.2: Mơ hình quan sát từ trái sang phải 36 Hình 4.3: Mơ hình quan sát từ phải sang trái Hình 4.4: Phần để hệ thống điều khiển thu quần áo vào 37 Hình 4.5: Phần để phơi quần áo Mơ hình thiết kế giống với giàn phơi thực tế với tỉ lệ kích thước 1:3 so với thực tế Mơ hình thiết kế gồm phần khung khối điều khiển hệ thống Bộ khung: làm hoàn toàn vật liệu inox chống gỉ, chi tiết hàn chắn Bộ khung chia làm phần phần có mái che thu quần áo vào (h 4.4) phần để phơi quần áo (h 4.5) Khối điều khiển hệ thống: gắn cố định khung, giúp hệ thống vận hành trơn tru, hiệu 4.2 Hướng phát triển Ðây đề tài mẻ nên có nhiều hướng phát triển tương lai: + Cần mở rộng để mơ hình điều khiển từ xa thơng qua bluetooth wifi + Cần mở rộng để giàn mơ hình tự di chuyển theo hướng nắng phù hợp với nơi cần sử dụng 38 + Sản phẩm không dừng lại việc phơi quần áo mà mở rộng với quy mô lớn hệ thống phơi nông sản, hàng thủ công mĩ nghệ, dây chuyền công nghiệp … 39 KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu với đề tài nghiên cứu giàn phơi thông minh sử dụng arduino Qua trình thực đồ án, em tìm hiểu nắm vững số kiến thức sau: Kiến thức cảm biến: cảm biến quang sử dụng quang trở cảm - biến mưa - Kiến thức cấu tạo nguyên lý hoạt động arduino nano - Biết sử dụng phần mềm lập trình, thiết kế mạch in, mơ mạch điều khiển giàn phơi - Hệ thống thiết kế thực chế độ bán tự động tự động: + Chế độ bán tự động: sử dụng nút nhấn tự phục hồi, nút nhấn có tác dụng đưa quần áo bên mái che, nút nhấn có tác dụng thu quần áo vào bên mái che theo ý người dùng + Chế độ tự động: sử dụng cảm biến mưa cảm biến ánh sáng Khi trời sáng khơng mưa quần áo tự động đưa khỏi mái che, trời tối trời mưa quần áo thu bên mái che 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phạm Minh Tuấn – “Arduino cho người bắt đầu”, IoT Maker Viet Nam, 2018 (https://drive.google.com/file/d/1GXdKUSItVKxjUQjl4RYu5fAtZFCH3Mv G/view ) [2] Arduino Nano Manual – Arduino [3] Arduino nano datasheets – Arduino [4] ATmega328P datasheets – ATMEL [5] Phan Quốc Phơ, Nguyễn Đức Chiến – “Giáo trình cảm biến”, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2006 [6] L298 datasheets – STMicroelect Electronic WEBSITE THAM KHẢO [7]http://gianphoiviet.vn/gianphoi-xepngang/gian-phoi-thong-minh-gantuonginox.html [8] https://luoiantoancuaso.com/gian-phoi-op-tuong-uu-diem-va-nhuoc-diem/ [9]http://gianphoithongminhhoaphat.com.vn/cac-cach-phan-loaigianphoithon g-minh-hoa-phat [10]https://gianphoidohoaphat.com/nhung-dieu-can-biet-ve-gia-phoi-thongminh-gan-tran/ [11]http://baongocpro.com/gian-phoi-dieu-khien-glt-8013-fs [12]http://hasuko.com.vn/tinh-nang-vuot-troi-cua-gian-phoi-thong-minh-dieukhien-tu-xa/ [13]https://blog.siliconstraits.vn/arduino-nen-tang-moi-trong-viec-dieukhientu-dong/ 41 [14]https://www.google.com.vn/search?tbm=isch&q=quang%20tr%E1%BB %9F#imgrc=WCnCTTUaPX6TAM [15]https://www.google.com.vn/search?tbm=isch&q=c%E1%BA%A3m%20 bi%E1%BA%BFn%20m%C6%B0a#imgrc=sBNvbnRBvn4UQM [16]https://www.google.com.vn/search?tbm=isch&q=Atmega328P#imgdii= WngIeZS0dZX3M:&imgrc=bu4hkc0nSWbKPM 42 PHỤ LỤC Code nạp vào arduino nano điều khiển mạch giàn phơi thông minh // chan A la chan su dung tin hieu tuong tu(analog) // chan D chan su dung tin hieu so(digital) #define inC #define inD //inC=1,inD=0: thuan inC=0,inD=1:nghich #define enB //pwm: 0->255 #define ws //water sensor -ko mua:1 có mưa:0 #define ls A0 //quang sensor - chi so ADC tu den 1023 - > as(980): troi toi - < as(980):troi sang #define auto_hand //button mode auto/hand hand: auto: #define NN_in // nut nhan cho quan ao vào nhấn:0 nhả:1 #define NN_out //nut nhan cho quan ao nhấn:0 nhả:1 #define ctht1 10 //cong tac hanh trinh vao nhấn:0 nhả:1 #define ctht2 11 // cong tac hanh trinh nhấn:0 nhả:1 int as=980; //cuong anh sang adc thu ve //*********** khai bao ham************ //******a = or or //trong do: 0: motor=stop ,1: motor =thuan, 2: motor=nghich void Motor(int a); //khai bao ham 43 int in=1,out=1; //khai bao bien int cbas=1,cbm=1; // khai bao bien void setup() { pinMode(inC,OUTPUT); pinMode(inD,OUTPUT); pinMode(enB,OUTPUT); pinMode(ws,INPUT); pinMode(ls,INPUT); pinMode(NN_in,INPUT); pinMode(NN_out,INPUT); pinMode(ctht1,INPUT); pinMode(ctht2,INPUT); pinMode(auto_hand,INPUT); Serial.begin(9600); } void loop() { int d=digitalRead(7); 44 Serial.println(analogRead(ls)); // Serial.println(out); if(d == 0) { if(digitalRead(NN_out) == 0&&in==1) { out=0; } if(digitalRead(NN_in) == 0&&out==1) { in=0; } if(out==0 && digitalRead(ctht1) == 1) { Motor(1); } else 45 { if(in == && digitalRead(ctht2) == 1) { Motor(2); } else { Motor(0); in=out=1; } } } else { if(d == 1) { if(analogRead(ls) > as&&cbm==1) { cbas=0; } 46 if(digitalRead(ws)==0&&cbas==1) { cbm=0; } if((cbm == || cbas==0) && digitalRead(ctht2) == ) { Motor(2); } else { if(cbas==1 && digitalRead(ctht1) == 1) { cbm=digitalRead(ws); if(cbm==0&&digitalRead(ctht2) == 0) { Motor(0); } else 47 {Motor(1);} } else { Motor(0); if(analogRead(ls)>as) cbas=0; else cbas=1; if(digitalRead(ws)==0) cbm=0; else cbm=1; } } } } } void Motor(int a) //viet ham { if(a == 0) { digitalWrite(inC,HIGH); 48 digitalWrite(inD,LOW); analogWrite(enB,0); } else if(a == 1) { digitalWrite(inC,HIGH); digitalWrite(inD,LOW); analogWrite(enB,200); } else if(a == 2) { digitalWrite(inC,LOW); digitalWrite(inD,HIGH); analogWrite(enB,200); } } ... phơi đồ so với giàn phơi thơng minh gắn tường 13 Hình 1.3: Giàn phơi thông minh gắn trần inox [9] Hình 1.4: Giàn phơi thơng minh gắn trần khung nhôm [10] 14 - Giàn phơi thông minh điều khiển... sản phẩm giàn phơi thơng minh có thị trường - Giàn phơi thông minh gắn tường: Đây loại giàn phơi thông minh gắn vào tường nhà phù hợp với hộ gia đình có diện tích cực hẹp, có tên gọi giàn phơi kéo... định, không điều chỉnh phơi lên cao, xuống thấp Hình 1.1: Giàn phơi thơng minh gắn tường inox [7] 12 Hình 1.2: Giàn phơi thông minh gắn tường kéo thu vào [8] - Giàn phơi thông minh gắn trần: Tương