Hướng dẫn sử dụng Arduino cơ bản Tập 7 Arduino với các đồ án

HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG ARDUINO CƠ BẢN TẬP 7: ARDUINO VỚI CÁC ĐỒ ÁN PHẦN 1: IOT với Smarthome Đề tài 1: Smarthome với Bluetooth Đề tài 2: Smarthome với SMS WiFI Đề tài 3: Smarthome Weberver Đề tài 4: Smarthome với Firebase- Webserver Tài liệu tự học The Moon - ARDUINO IOT VIETNAM 2020 https://www.facebook.com/groups/486295328966960/ ĐỀ TÀI 1: ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ BẰ NG BLUTOOTOTH 1.1 Phần cứng Board Arduino UNO R3 Module Bluetooth HC 05 Module giảm áp LM 2596 Module RFID Màn hình LCD Điện trở, Biến áp, Dioce cầu, IC ổn áp 7805 1.2 Phần mềm Arduino IDE Mit App Inventor (Giới thiệu tóm tắt) 1.1 Hệ thống đóng mở cửa thẻ RFID 1.1.1 Sơ đồ khối Thiết kế hệ thống điều khiển đóng mở cửa thông qua việc sử dụng thẻ từ để điều khiển Trường hợp bị thẻ từ điện, việc đóng mở cửa thực phương pháp thủ cơng thơng qua việc sử dụng chìa khóa để mở cửa KHỐI MODULE RFID KHỐI MODULE NGUỒN Thẻ từ KHỐI XỬ LÝ TRUNG TÂM KHỐI RELAY/NGÕ RA Hình 1: Sơ đồ khối thẻ RFID Tài liệu tự học The Moon - ARDUINO IOT VIETNAM https://www.facebook.com/groups/486295328966960/ 1.1.2 Thiết kế phần cứng Thiết kế phần cứng hệ thống mở cửa thẻ RFID chia làm khối cụ thể sau: • Khối nguồn • Khối xử lý trung tâm • Khối Module RFID • Khối Relay điều khiển 1.1.3 Sơ đồ kết nối thiết bị Hình 2: Sơ đồ kết nối module thẻ RFID 1.1.4 Nguyên lý hoạt động hệ thống Đầu tiên để mở cửa cần có thẻ từ để khối module RFID nhận dạng thẻ • Đóng cửa: Tài liệu tự học The Moon - ARDUINO IOT VIETNAM https://www.facebook.com/groups/486295328966960/ Chúng ta đưa thẻ từ lại gần thiết bị đọc thẻ để thiết bị đọc thẻ nhận tín hiệu truyền Arduino để đưa tín hiệu đóng Relay • Mở cửa: Một lần đưa thẻ từ lại gần thiết bị đọc thẻ để thiết bị đọc thẻ nhận tín hiệu truyền Arduino để đưa tín hiệu mở Relay 2.1 Hệ thống điều khiển thiết bị điện dân dụng 2.1 Sơ đồ khối Thiết kế hệ thống điều khiển thiết bị điện dân dụng nhà thông qua điện thoại thông minh tảng Android Để điều khiển thiết bị, phải kết nối với xử lý trung tâm, thông qua kết nối Bluetooth điện thoại với Bluetooth bọ xử lý trung tâm KHỐI MODULE BLUETOOTH KHỐI MODULE NGUỒN KHỐI ĐIỀU KHIỂN (ĐIỆN THOẠI ANDROID) KHỐI XỬ LÝ TRUNG TÂM KHỐI ĐÈN BÁO/RELAY/NGÕ RA 2.2.2 Thiết kế phần cứng Thiết kế phần cứng điều khiển thiết bị điện điện thoại thông minh chia làm khối cụ thể sau: • Khối nguồn Tài liệu tự học The Moon - ARDUINO IOT VIETNAM https://www.facebook.com/groups/486295328966960/ • Khối xử lý trung tâm • Khối Module Bluetooth • Khối đèn báo/Relay điều khiển 2.2.3 Sơ đồ nguyên lý 2.2.4 Nguyên lý hoạt động hệ thống Đầu tiên, khởi động phần mềm Android Khi phần mềm xuất thực kết nối Bluetooth điện thoại với Module Bluetooth HC-05 khối xử lý trung tâm Sau kết nối thành công phần mềm thị thông báo kết nối Tiếp theo điều khiển phần mềm để đóng mở thiết bị theo ý muốn • Khi bật thiết bị: Khi nhấp vào nút nhấn phần mềm Android gởi tín hiệu mở thiết bị đến Module Bluetooth HC-05 thông qua Bluetooth điện thoại Sau Module Bluetooth HC 05 truyền tính hiệu Arduino để đưa tín hiệu mở đèn/đóng relay • Khi tắt thiết bị: Khi nhấp vào nút nhấn phần mềm Android gởi tín hiệu đóng thiết bị đến Module Bluetooth HC-05 thơng qua Bluetooth điện thoại Sau Module Bluetooth HC 05 truyền tính hiệu Arduino để đưa tín hiệu tắt đèn/mở relay Tài liệu tự học The Moon - ARDUINO IOT VIETNAM https://www.facebook.com/groups/486295328966960/ Hình 1: Code chương trình Tài liệu tự học The Moon - ARDUINO IOT VIETNAM https://www.facebook.com/groups/486295328966960/ Hình 2: Ứng dụng điện thoại Tài liệu tự học The Moon - ARDUINO IOT VIETNAM https://www.facebook.com/groups/486295328966960/ 3.1 Lưu đồ giải thuận cho Arduino Bắt đầu Thiết lập Serial begin(9600) Serial available ()> Gửi gói liệu NO Kiểm tra điều kiện YES Điều khiển thiết bị Tài liệu tự học The Moon - ARDUINO IOT VIETNAM https://www.facebook.com/groups/486295328966960/ 3.2 Lưu đồ giải thuật chương trình Smartphone Bắt đầu Hệ thống báo muốn bật Bluetooth Thoát ứng dụng No Click yes Yes Nếu lần đầu kết nối yêu cầu nhập mật Từ lần thứ trở bỏ qua bước No Tìm địa MAC thiết bị Yes Màn hình điện thoại “ Đã kết nối “ Có button click No Yes Thiết bị đóng/mở theo button nhấn Tài liệu tự học The Moon - ARDUINO IOT VIETNAM https://www.facebook.com/groups/486295328966960/ 4.1 Kết Hướng dẫn sử dụng: Đến với nhà thông minh cần phải có thẻ từ chìa khóa cửa để mở cửa vào Việc sử dụng chìa khóa khơng đề cập đến phương pháp dự phòng thẻ từ, vấn đề thẻ từ muốn vào cửa việc đưa thẻ từ lên gần nơi đọc thẻ cửa mở đưa thẻ lên gần nơi đọc thẻ thêm lần cửa đóng Vào đến bên nhà hệ thống đèn quạt phịng điều khiển từ xa sóng Bluetooth thông qua điện thoại thông minh tảng Android Để điều khiển thiết bị cần phải kết nối với hệ thống trung tâm, cách kết nối Bluetooth điện thoại với Bluetooth hệ thống thông qua phần mềm Control Electricity Equipment Tài liệu tự học The Moon - ARDUINO IOT VIETNAM https://www.facebook.com/groups/486295328966960/ 10 ĐỀ TÀI 3: ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA WEBSERVER (Giới thiệu tóm tắt) IC Cảm ứng điện dung AT42QT2120 Triac BTA12 – 600BRG MOC3020 ESP8266 IC FT232 IC CP2102 IC PL-2303 IC CH340G IC nguồn LNK3206G CƠ SỞ LÝ THUYẾT Điều khiển trực tiếp từ mơ hình Khi người dùng chạm vào bề mặt phím cảm ứng điện dung mơ hình, tín hiệu điều khiển đưa tới xử lý trung tâm, sau xử lý trung tâm gửi tín hiệu điều khiển đến mạch cơng suất, cho phép đóng tắt thiết bị tương ứng Tiếp theo gửi liệu chứa trạng thái thiết bị lên server thông qua Internet, cụ thể mạng wifi Server tiếp nhận liệu vừa gửi tới, tiến hành xử lý lưu liệu vào sở liệu Cập nhật trạng thái thiết bị web Người dùng truy cập vào web để biết trạng thái thiết bị Điều khiển thông qua web Người dùng truy cập vào web, server trả trạng thái thiết bị lên web Người dùng lựa chọn thiết bị cần điều khiển Khi người dùng tác động vào web, server gửi liệu điều khiển xử lý trung tâm Bộ xử lý trung tâm nhận liệu, sau tiến hành tác động để đóng mở thiết bị tương ứng đồng thời server cập nhật trạng thái thiết bị vừa tác động Web server Web server phần cứng phần mềm, hai Ở khía cạnh phần cứng, web server máy tính lưu trữ file thành phần website (các tài liệu, hình ảnh,…) phân phát chúng tới thiết bị người dùng Web server kết nối tới Internet truy cập tới thơng qua tên miền Ở khía cạnh phần mềm, web server điều khiển người sử dụng web truy cập tới file lưu trữ HTTP server (máy chủ HTTP) HTTP server phần mềm hiểu địa web (URL) giao thức trình duyệt web (HTTP) Web server hỗ trợ giao thức HTTP (Giao thức truyền phát siêu văn bản) HTTP cách truyền siêu văn hai máy tính Cơ sở liệu Cơ sở liệu hệ thống thơng tin có cấu trúc, lưu trữ thiết bị lưu trữ nhằm thoả mản yêu cầu khai thác thông tin đồng thời nhiều người sử dụng hay nhiều chương trình ứng dụng chạy lúc với mục đích khác Thiết kế sơ đồ khối hệ thống Server Cảm ứng điện dung Xử lý trung tâm Công suất Nguồn Khối cảm ứng điện dung: người dùng chạm vào phím cảm ứng, tín hiệu tác động gửi sang khối xử lý trung tâm Khối xử lý trung tâm: nhận tín hiệu tác động từ khối cảm ứng điện dung, xử lý sau xuất tín hiệu điều khiển thiết bị cho khối cơng suất thực thi, gửi liệu lên khối server Khối xử lý trung tâm nhận liệu yêu cầu điều khiển thiết bị từ server, sau gửi tín hiệu đến khối cơng suất Để điều khiển thiết bị mà server yêu cầu thông qua tác động người dùng Khối cơng suất: nhận tín hiệu từ khối xử lý trung tâm, để điều khiển thiết bị Khối server: nhận liệu điều khiển từ khối xử lý trung tâm, tiến hành lưu trạng thái thiết bị vào sở liệu Để người dùng truy cập, biết lịch sử đóng tắt thiết bị Người dùng sử dụng web server, tác động điều khiển thiết bị theo mong muốn Khi tác động server tiến hành gửi liệu điều khiển xuống khối xử lý trung tâm, khối xử lý trung tâm nhận liệu truyền dữliệu điều khiển thiết bị tương ứng sang khối cơng suất để tiến hành đóng tắt thiết bị Lưu đồ web server Bắt đầu User password đúng? S Đ Chọn phòng cần điều khiển giám sát Nút nhấn web đƣợc nhấn? Đ Gửi tín hiệu điều khiển xuống ESP S ESP gửi trạng thái thiết bị lên server? Đ Lƣu trạng thái thiết bị vào sở liệu S Người dùng truy cập vào web, đăng nhập user password Sau chọn phịng cần điều khiển giám sát Khi người dùng nhấn vào nút điều khiển web, web gửi tín hiệu điều khiển xuống ESP, thiết bị tương ứng điều khiển Sau web lưu trạng thái thiết bị vừa điều khiển vào sở liệu Khi ESP giữ trạng thái thiết bị lên web, web cung lưu trạng thái thiết bị vào sở liệu Lưu đồ ESP Bắt đầu Cấu hình chân ngõ chân ngõ vào Kết nối mạng Kết nối với server Server gửi liệu? Đ Điều khiển thiết bị mà server yêu cầu Đ Điều khiển thiết bị tƣơng ứng với nút nhấn S Nút cảm ứng đƣợc nhấn? S Gửi trạng thái thiết bị lên server ESP kết nối với mạng wifi, tiến hành kế nối với server Sau kết nối xong, thực tuần hồn Chờ có liệu từ server gửi xuống, điều khiển thiết bị mà server mong muốn Nếu người dùng tác động vào nút nhấn, ESP tiến hànhgửi tín hiệu sang mạch công suất để điều khiển thiết bị, sau tiến hành gửi liệu lên server Server lưu trạng thái thiết bị Phần mềm lập trình cho Web Sử dụng phần mềm Visual Studio để lập trình cho Web Visual Studio IDE (Integrated Development Environments) sử dụng để xây dựng dự án liên quan đến giải pháp phần mềm, ứng dụng giao diện Tài liệu tự học The Moon - ARDUINO IOT VIETNAMhttps://www.facebook.com/groups/486295328966960/ 23 người dùng, đồ họa Hỗ trợ lập trình với nhiều ngơn ngữ như: C/C++, Visual Basic, C#, HTML, CSS, Javascript,… Phần mềm Visual Studio Phần mềm xây dựng sở liệu Sử dụng phần mềm Microsoft SQL Server để xây dựng sở liệu cho web server Microsoft SQL Server Management Studio công cục trực quan dùng để quản lý SQL Server, người dùng thực tương tác với sở liệu (database) câu lệnh giao diện người SQL Server Management Studio thiết kế đơn giản dễ sử dụng người dùng cần có thời gian định làm quen với Tài liệu tự học The Moon - ARDUINO IOT VIETNAMhttps://www.facebook.com/groups/486295328966960/ 24 Phần mềm SQL Server Management Studio Chương trình cho ESP8266: Chương trình cho web server: Tài liệu tự học The Moon - ARDUINO IOT VIETNAMhttps://www.facebook.com/groups/486295328966960/ 25 ĐỀ TÀI 4: ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA FIREBASE VÀ WEBSERVER (Giới thiệu tóm tắt) Phần cứng Thẻ RFID NodeMCU Arduino Mega 2560 Module DS1307 Module Relay LCD 16x2 Phần mềm Arduino IDE Cơ sở liệu Firebase Trình duyệt web-server Mit appiventer Tài liệu tự học The Moon - ARDUINO IOT VIETNAMhttps://www.facebook.com/groups/486295328966960/ 26 App điều khiển Phần mềm Atom ❖ Giới thiệu phần mềm Atom Biểu tượng phần mềm Atom Atom trình soạn thảo văn (và mã nguồn) miễn phí, mã nguồn mở, hỗ trợ hệ điều hành Linux, Mac OS, Windows Nó hỗ trợ plugin để lập trình với NodeJS nhúngGit-Control, phần mềm phát triển GitHub Atom đánh giá phần mềm soạn thảo văn (và mã nguồn) có giao diện đại, dễ sử dụng có tính vượt trội so với phần mềm tương tự Các ngôn ngữ hỗ trợ Atom: C/C++, C#, Clojure, CSS, CoffeeScript, GitHub Flavored Markdown, Go, Git, HTML, JavaScript, Java, JSON, Julia, Less, Make, Mustache, Objective- C, PHP, Perl, Property List (Apple), Python, Ruby on Rails, Ruby, Sass, Shell script, Scala, SQL, TOML, XML, YAML Tài liệu tự học The Moon - ARDUINO IOT VIETNAMhttps://www.facebook.com/groups/486295328966960/ 27 Để download Atom truy cập vào trang chủ để tải link download, ý Atom hỗ trợ loại hệ điều hành Windows, Mac OS, Linux 2.HTML, CSS JAVASCRIPT Để thiết kế giao diện vàđiều khiển thiết bị cho web-server Chúng ta cần lập trình code cho phần là: HTML, CSS JAVASCRIPT Mit Appinventer Lập trình cho App Cơ sở liệu Firebase Giao diện làm việc database Điều khiển thiết bị web-server Khi nhấn vào nút thiết bị quạt, đèn, máy lạnh, TV loa xuất giao diện điều khiển thiết bị Giao diện điều khiển thiết bị App Android Khi nhấn nút ON, firebase tự động cập nhật giá trị thành giá trị “0” tức thiết bị bật, ngược lại giá trị “1” thiết bị tắt Firebase cập nhật liệu qua App Android Giao diện web-server: Giao diện điều khiển thiết bị web-server Firebase cập nhật liệu qua web-server PHỤ LỤC ❖ Code ESP8266 NodeMCU: ❖ Code Arduino Mega2560 : ... The Moon - ARDUINO IOT VIETNAM https://www.facebook.com/groups/486295328966960/ 4.1 Kết Hướng dẫn sử dụng: Đến với nhà thông minh cần phải có thẻ từ chìa khóa cửa để mở cửa vào Việc sử dụng chìa... đạt yêu cầu khách hàng với chi phi phí thấp Sử dụng tập lệnh AT để giao tiếp với vi điều khiển a) Phần cứng kết nối Kết nối module sim 900A với Board Arduino mega 2560 ARDUINO MEGA MODULE SIM... bản) HTTP cách truyền siêu văn hai máy tính Cơ sở liệu Cơ sở liệu hệ thống thơng tin có cấu trúc, lưu trữ thiết bị lưu trữ nhằm thoả mản yêu cầu khai thác thông tin đồng thời nhiều người sử dụng