BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐẦO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI o0o LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐO TÍN HIỆU MƠI TRƯỜNG TRONG NHÀ THƠNG MINH BẰNG BLUETOOTH NGÀNH: Mà SỐ : LÊ THỊ THẮM Người hướng dẫn luận văn: TS TRẦN ĐỖ ĐẠT HÀ NỘI LuËn văn thạc sỹ khoa học Lời cam đoan Tôi xin cam đoan rằng, luận văn kết nghiên cứu thân dới hớng dẫn TS Trần Đỗ Đạt Nếu có sai phạm xin hoàn toàn chịu trách nhiệm Tác giả luận văn Lê Thị Thắm Đo lờng hệ thống điều khiển Luận văn thạc sỹ khoa học Môc lôc Môc lôc Mở đầu Ch−¬ng 1: Tìm hiểu nhà thông minh 1.1.1.Kh¸i niƯm 1.1.2 Đặc điểm nhà thông minh .6 1.5.1 Giải pháp nhà thông minh Gamma 16 1.5.2 Giải pháp nhà thông minh trung tâm Mica .20 1.7.1 Ph©n tÝch nhiƯm vơ 24 1.7.2 Lùa chän gi¶i ph¸p 25 Chơng Tìm hiểu công nghệ bluetooth 27 2.3.1 Master Unit 28 2.3.2 Slave Unit .28 2.3.3 Piconet 28 2.3.4 Scatternet .30 2.3.5 KÕt nèi theo kiÓu Adhoc 31 2.3.6 Trạng thái thiÕt bÞ Bluetooth 31 2.3.7 Các chế độ kết nối 32 2.4.1 Radio Spectrum - d y sãng v« tuyÕn 32 2.4.2 Interference Immunity: Sù chèng nhiÔu 33 2.4.3 Multiple Access Scheme - Phèi hỵp đa truy nhập .34 2.5.1 Khái niệm trải phổ công nghệ không dây .36 2.5.2 Kỹ thuật nhảy tần số công nghệ Bluetooth 36 2.6.1 Cơ chế truyền sửa lỗi .39 2.6.2 Quá trình hình thành Piconet 40 41 2.6.3 Qu¸ trình hình thành Scatternet .42 2.7.1 Bluetooth 44 2.7.2 Baseband 45 2.7.3 Liªn kÕt SCO vµ ACL 46 2.7.4 Định dạng gói tin 46 2.7.5 Link Mannager Protocol 47 2.7.6 Host Controller Interface .47 2.7.7 RFCOMM Protocol .50 2.7.8 Service Discovery Protocol 50 2.8.1 Profile tỉng qu¸t đặc tả Bluetooth v1.1 53 2.8.2 Model - Oriented Profiles 53 2.10.1 So s¸nh Bluetooth víi Wi - Fi 59 2.10.2 So s¸nh Bluetooth víi IrDA .62 2.11.1 Sơ lợc chuẩn bảo mật mạng không dây 802.11 64 2.11.2 ChuÈn b¶o mËt WEP IEEE 802.11 64 Đo lờng hệ thống điều khiển Luận văn thạc sỹ khoa học 2.11.3 Những vấn đề nảy sinh an ninh mạng không dây 66 An toàn bảo mật Bluetooth 68 2.13.1.1 ThiÕt bị thông minh 70 2.13.1.2 ThiÕt bÞ trun 71 2.13.1.3 ThiÕt bÞ trun d÷ liƯu 73 2.13.1.4 Mét sè øng dơng kh¸c .75 2.13.2 T−¬ng lai cđa Bluetooth .78 2.13.2.1 Blutooth sÏ thay gì? .78 2.13.2.2 Chính phủ bảo trợ Bluetooth 78 2.13.2.3 Bluetooth công nghệ mở hay độc quyền .79 Chơng 3: Thiết kế phần cứng mô 80 3.4.1 C¶m biÕn 83 3.4.2 C¸c khối chức AVR sử dụng cho thiết kế 84 3.4.4 HiĨn thÞ LCD 16x2 86 3.4.5 Bé ®iỊu khiĨn ®−êng trun MAX232 88 3.4.6 Mô đun truyền thông Bluetooth 88 3.5.1 Khèi nguån DC 94 3.5.2 Khèi thu thập truyền thông .95 4.5.3 Khèi ®iỊu khiĨn .95 Linh kiƯn cho m¹ch ®iỊu khiĨn gåm cã: 96 3.6.1 Lu đồ hoạt động 98 3.6.2 Xây dựng chơng tr×nh 101 KÕt luËn 105 Đo lờng hệ thống điều khiển Luận văn thạc sỹ khoa học Mở đầu Ngày nay, x hội phát triển mạnh mẽ, kỹ thuật ngày đại nên nhu cầu trao đổi thông tin, giải trí, điều khiển thiết bị từ xa đợc ứng dụng điều khiển thiết bị nhà đa đến tiện lợi nhà nhà thông minh ngày nhiều Và hệ thống dây cáp phức tạp lại đáp ứng tốt nhu cầu này, khu vực chật hẹp, nơi xa xôi, tính thẩm mỹ linh hoạt nhà cần thay đổi thiết bị, Vì công nghệ không dây đ đời phát triển mạnh mẽ, tạo nhiều thuận lợi cho ngời đời sống ngày Kỹ thuật không dây phục vụ nhiều nhu cầu khác ngời, từ nhu cầu làm việc, học tập đến nhu cầu giải trí nh chơi game, xem phim, nghe nhạc, v.v Với nhu cầu đa dạng phức tạp đó, kỹ thuật không dây đ đa nhiều chuẩn với đặc điểm kỹ thuật khác để phù hợp với nhu cầu, mục đích khả ng−êi sư dơng nh− IrDA, WLAN víi chn 802.11, ZigBee, OpenAir, UWB, Bluetooth, Mỗi chuẩn kỹ thuật có u, khuyết điểm riêng nó, Bluetooth dần lên kỹ thuật không dây tầm ngắn có nhiều u điểm, thuận lợi cho thiết bị di động Với tổ chức nghiên cứu đông đảo, đại số lợng nhà sản xuất hỗ trợ kỹ thuật Bluetooth vào sản phẩm họ ngày tăng, Bluetooth dần lan rộng khắp giới, xâm nhập vào lĩnh vực thiết bị điện tử tơng lai thiết bị điện tử đợc hỗ trợ kỹ thuật Xuất phát từ lý trên, em đ thực đề tài Đo tín hiệu môi trờng nhà thông minh Bluetooth Trong đề tài này, em tìm hiểu nhà thông minh, đo thông số môi trờng thực truyền nhờ kỹ thuật không dây Bluetooth Mục tiêu đề tài tìm hiểu nhà thông minh, đo thông số môi trờng sau truyền nhờ công nghệ Bluetooth Các nội dung đề tài bao gồm: Đo lờng hệ thống điều khiển Luận văn thạc sỹ khoa học Tìm hiểu nhà thông minh Tìm hiểu công nghệ không dây Bluetooth Thiết kế phần cứng chạy mô Chơng 1: Tìm hiểu nhà thông minh: Giới thiệu khái quát nhà thông minh nh khái niệm, đặc điểm, phân loại, đối tợng điều khiển số nhà thông minh Chơng 2:Tìm hiểu công nghệ Bluetooth: Giới thiệu khái quát công nghệ Bluetooth nh khái niệm, lịch sử phát triển, đặc điểm, số ứng dụng Bluetooth, kỹ thuật: tầng giao thức, sóng radio Bluetooth, vấn đề an toàn bảo mật, giải pháp bảo mật Bluetooth, u nhợc điểm tơng lai Bluetooth Chơng 3: Thiết kế phần cứng mô phỏng: Sơ đồ khối, sơ đồ chi tiết khối, giới thiệu mô đun Bluetooth, mô chơng trình Do thời gian có hạn nhận thức vấn đề hạn chế nên luận văn không tránh khỏi sai sót cần phải hoàn thiện thêm Tôi mong nhận đợc nhiều góp ý thầy cô giáo, bạn bè, đồng nghiệp Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn tới thầy giáo hớng dẫn: TS Trần Đỗ Đạt, ngời đ tận tình hớng dẫn hoàn thành luận văn Nhân cho phép gửi lời cảm ơn đến thầy cô giáo trờng Đại học Bách khoa Hà Nội đặc biệt thầy cô giáo môn Kỹ thuật đo lờng & Tin học công nghiệp đ tận tâm truyền đạt kiến thức kinh nghiệm quý báu đến học viên Đo lờng hệ thống điều khiển Luận văn thạc sỹ khoa học Chơng 1: Tìm hiểu nhà thông minh 1.1 Khái niệm đặc điểm nhà thông minh 1.1.1.Khái niệm Nhà thông minh nhà cho phép tích hợp tất thiết bị điện nhà vào hệ thống Tự động xử lý cố tình đ đợc xác định trớc thông báo cho chủ nhà biết Đem lại an toàn, tiện nghi, tiết kiệm, linh hoạt, dễ thay đổi, cho nhà 1.1.2 Đặc điểm nhà thông minh Một số hệ thống nhà thông minh - Hệ thống chiếu sáng: điều khiển theo cảnh - Hệ thống điều khiển: Công tắc, điều khiển từ xa, hình cảm ứng, chuông hình, điện thoại Internet - Hệ thống cảm biến - Hệ thống cảnh báo trộm - Hệ thống báo rò ga - Hệ thống báo cháy - Hệ thống chuông hình - Hệ thống âm trung tâm - Hệ thống điều hòa trung tâm - Hệ thống rèm tự ®éng - HƯ thèng cỉng tù ®éng - HƯ thèng ®iỊu khiĨn theo thêi gian Bè trÝ mét sè hƯ thèng trªn tõng khu vùc thĨ - Khu vùc cổng ngoài: Đợc bố trí hệ thống chuông hình cho phép bạn nói chuyện nhìn đợc hình ảnh khách đến nhà Bạn mở cửa, tắt bật thiết bị nhà hệ thống chuông hình Cửa cổng bạn đợc sử dụng hệ thống cửa cổng tự động Bạn mở cửa cổng Đo lờng hệ thống điều khiển Luận văn thạc sỹ khoa học điều khiển từ xa, điện thoại, hệ thống chuông hình, hình cảm ứng hay công tắc nhà bạn - Khu vực sân vờn: Đợc bố trí cảm biến chuyển động cho phép tự động bật đèn chiếu sáng có ngời sử dụng tắt định thời ngời sử dụng Các cảm biến có khả đo độ sáng để bật/tắt thiết bị tùy thuộc hoàn cảnh Ngoài ra, cảm biến chuyển động có khả báo trộm cần thiết Hệ thống chiếu sáng điều khiển theo cảnh sinh hoạt Hệ thống tới tiêu sân vờn đợc điều khiển theo thời gian Hệ thống cảnh báo qua đèn, còi điện thoại Hệ thống chiếu sáng đợc điều khiển nhiều cách khác nhau: Công tắc, điều khiển từ xa, hình cảm ứng, chuông hình, điện thoại hay internet - Khu vực Gara ô - tô, tiền sảnh khu vực cầu thang: Đợc bố trí cảm biến chuyển động cho phép tự động bật đèn chiếu sáng có ngời sử dụng Các cảm biến có khả đo độ sáng để bật/tắt thiết bị tùy thuộc hoàn cảnh Ngoài ra, cảm biến chuyển động có khả báo trộm cần thiết - Khu vực WC: Bố trí cảm biến chuyển động cho phép tự động bật đèn chiếu sáng tắt định thời ngời sử dụng Các cảm biến có khả đo độ sáng để bật/tắt thiết bị tùy thuộc hoàn cảnh Ngoài ra, cảm biến chuyển động có khả báo trộm cần thiết Bình nớc nóng đợc điều khiển theo thời gian Hệ thống chiếu sáng bình nớc nóng đợc điều khiển nhiều cách khác nhau: Công tắc, điều khiển từ xa, hình cảm biến, điện thoại hay Internet - Hệ thống điện chiếu sáng nhà: Hệ thống chiếu sáng khu vực đợc điều khiển theo chế độ cảnh Với chế độ cảnh thiết bị phòng đợc phối hợp với để tạo kịch phù hợp Ví dụ khu vực bếp phòng ăn Chế độ nấu cơm: cần ấn phím, đèn khu vực bếp bật, quạt thông gió, hƯ thèng hót mïi sÏ bËt, ©m sÏ më, Chế độ ăn tối: đèn chiếu sáng mở, đèn khu vực bếp tắt, điều hòa bật (nếu Đo lờng hệ thống điều khiển Luận văn thạc sỹ khoa học có), âm (nếu có) bật, Các chế độ cảnh đợc thay đổi theo nhu cầu ngời sử dụng Tất thiết bị nhà điều khiển đợc từ giao diện ngời sử dụng nh: hình cảm ứng, máy tính cá nhân nhà hay từ xa qua mạng Internet, Smartphone, điện thoại.v.v Hệ thống điều khiển trung tâm điều khiển thiết bị cách tự động dựa kiện hệ thống Các chơng trình tự động đợc lập trình cho khách hàng để tạo tính mong muốn Các tính tự động tham khảo: Tự động bật đèn sân vờn mặt trời lặn tự động tắt vào nửa đêm Tự động bật đèn gia chủ vào nhà trời tối đèn cha bật Khi đặt hệ thống an ninh chế độ AWAY - ĐI XA hệ thống tự động tắt toàn đèn nhà, tắt hệ thống điều hòa thiết bị điện, tắt hệ thống âm tất phòng Tự động tắt loa sân vờn vào 10 tối hàng ngày Tự động bật đèn hành lang, cầu thang có ngời điều kiện môi trờng thiếu ánh sáng tự động tắt sau 30 giây ngời khỏi khu vực cần chiếu sáng Hiển thị thông báo nhắc nhở ngày quan trọng kiện quan trọng gia chủ Hệ thống điều khiển trung tâm cho phép tạo nút nhấn giao diện ngời sử dụng khối chức cho phép điều khiển nhiều hệ thống lúc Các nút nhấn đợc tạo theo yêu cầu ngời sử dụng đợc lập trình tính theo mong muốn Tăng cờng an ninh an toàn: Đo lờng hệ thống điều khiển Luận văn thạc sỹ khoa học Bạn bóng tối Ngôi nhà bạn tự động xử lý tình xảy thông báo đợc tới bạn Hệ thống tự động bật để xua đuổi kẻ xấu xâm nhập trái phép Hệ thống tự động làm nhấp nháy đèn trời, hú còi để thông báo cho hàng xóm, gọi điện thoại thông báo cho bạn cho cảnh sát Tiết kiệm lợng Bạn tiết kiệm đợc tiền điện hàng tháng sử dụng hợp lý, hiệu nguồn lợng Hệ thống nhà thông minh HAI quản lý lợng dựa cảm biến diện thời gian thực làm tăng hiệu sử dụng lợng lên nhiều so với quản lý tự động dựa theo thời gian Điều khiển thiết bị nh bình nóng lạnh, điều hòa không khí theo thông số cảm biến nhiệt độ thông số cài đặt Phối hợp hoạt động hệ thống cách hoàn hảo dễ dàng sử dụng Tăng tính tiện nghi nhà Hệ thống nhà thông minh giống nh hệ thống giải trí Hệ thống đem đến cho bạn trải nghiệm thú vị lạ dễ sử dụng Luôn kiểm tra đợc nhà bạn chuyến xa nhà Tăng tính thẩm mỹ cho nhà bạn Trong nhà thông minh, đồ dùng nhà từ phòng ngủ, phòng khách đến toilet gắn điều khiển ®iƯn tư cã thĨ kÕt nèi víi Internet, ®iƯn tho¹i di động, cho phép chủ nhân điều khiển vật dụng từ xa lập trình cho thiết bị nhà hoạt động theo lịch Thêm vào đó, đồ gia dụng hiểu đợc ngôn ngữ có khả tơng tác với Biệt thự Thái Bình Dơng Bill Gates, đợc mệnh danh nhà thông minh lịch sử loài ngời nghĩa đen nghĩa bóng, Đo lờng hệ thống điều khiển Luận văn thạc sỹ khoa học 92 Hình 3.8: Thiết bị chuyển đổi USB Bluetooth (USB Dongle) Thiết bị dùng để truyền nhận tín hiệu Bluetooth Với đặc tính giao tiếp USB nên chủ yếu đợc sử dụng phía server để thu nhận tín hiệu đo đợc truyền tín hiệu điều khiển đến thiết bị điều khiển Thiết bị thờng kèm theo phần mềm quản lý cung cấp dịch vụ Bluetooth, có Bluetooth Serial Port Service mà ta dùng để giao tiếp với ARF32 mô đun đ nêu Theo chuẩn SPP Profile Bluetooth dịch vụ Bluetooth Serial Port Service ta cã thĨ t¹o rÊt nhiỊu cỉng COM ảo sử dụng thiết bị này, cÇn USB Bluetooth ta cịng cã thĨ giao tiÕp với tối đa thiết bị Bluetooth khác Khi mạng Piconet đợc thiết lập sử dụng SPP profile để thực việc truyền thông thiết bị Bluetooth Trong trình thiết kế phần mềm thu nhận máy tính, ta sử dụng chơng trình BlueSoleid kèm đĩa driver USB Dongle để thiết lập kết nối mạch thu thập điều khiển với phần mềm thu thập server Đo lờng hệ thống điều khiển Luận văn thạc sỹ khoa học 93 Hình 3.9: Phần mềm quản lý cung cÊp dÞch vơ cho USB Bluetooth USB Dongle Characteristic Class Interface Usb 2.0 Receiving sensitity -80dBm Power Class 2, powered by USB Port directly Antenna Built – in Antenna Security Pairing, Encryption, Authentication Data rate Up to 723 kbps OS support Windows 98 SE/ME/2000/XP Operating Temperature 00C ~550C Range Up to 100 meters Bảng 3.3: Các đặc tính kỹ thuật USB Bluetooth Dongle Đo lờng hệ thống điều khiển 94 Luận văn thạc sỹ khoa học 3.5 Sơ đồ nguyên lý thiết kế mạch 3.5.1 Khối nguồn DC Để mạch hoạt động ta cần có khối cấp nguồn cho toàn mạch Khối nguồn gồm có chức chính: - Cấp điện +5V cho AVR, mạch thu thập truyền thông - Cấp điện áp +12V cho mạch điều khiển rơ le Hình 3.10: Sơ đồ nguyên lý mạch tạo nguồn +5VDC +12VDC Các linh kiện cho khối tạo nguồn DC gồm có: Linh kiện STT Số lợng Diode cầu Tơ hãa 2200µF Tơ hãa 10µF Tô gèm 100nF Led IC ỉn ¸p 7805 IC ỉn ¸p 7812 Điện trở 220 Giắc chân Bảng 3.4: Các linh kiện cần thiết cho khối nguồn Đo lờng hệ thống điều khiển Luận văn thạc sỹ khoa học 95 Nguyên lý hoạt động khối nguồn: đầu vào mạch điện áp 15V AC (có thể lấy đợc từ nguồn 220V qua biến áp), sử dụng cầu diode để chỉnh lu nửa chu kì Sử dụng IC ổn áp LM7805 LM 7812 để tạo nguồn +5VDC +12VDC cấp cho mạch thu thập mạch điều khiển 3.5.2 Khối thu thập truyền thông Do sử dụng công nghệ AVR, khối chức phức tạp mạch nh khuếch đại, ADC, nằm chip AVR mạch nguyên lý đơn giản, không đòi hỏi nhiều linh kiƯn nh− trë, tơ, opam,… nh− c¸ch thiÕt kÕ mạch truyền thống không sử dụng AVR Nguyên lý hoạt động mạch thu thập truyền thông: tín hiệu từ cảm biến đợc đa vào chân AVR, khối chức đợc lập trình AVR thực chức nh chọn kênh ứng với cảm biến đầu vào, khuếch đại tín hiệu, biến đổi ADC, chuyển đổi giá trị AVR kết nối với thiết bị ngoại vi khác nh LCD để hiển thị giá trị, khối truyền thông RS232 để truyền liệu thiết bị biến đổi RS232 Bluetooth để truyền server 4.5.3 Khối điều khiển Nguyên lý hoạt động mạch điều khiển: Mạch điều khiển Rơ le gồm Phototransistor loại P521, Transistor IRF640B, rơ le Phototransistor dùng để nhận xung điều khiển từ AVR, cách ly mức điện áp cao mức TTL cung cấp điện chiều thích hợp vào chân Gate Transistor Khi có dòng thích hợp vào chân Gate, Transistor đợc mở, điện áp +12V đặt lên hai đầu cuộn dây Rơ le làm công tắc nhảy điều khiển bật thiết bị bên Đo lờng hệ thống điều khiển Luận văn thạc sỹ khoa học 96 Hình 3.14: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển rơ le Hình 3.11: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển Rơ le Linh kiện cho mạch điều khiển gồm có: STT Linh kiện Số lợng R¬ le SRUDH – SS – 112D1 Phototransistor P521 Transistor tr−êng IRF 640 §iÖn trë 10KΩ §iÖn trë 1KΩ Giắc chân Bảng 3.15: Các linh kiện cần thiết cho mạch điều khiển rơ le Đo lờng hệ thống điều khiển Luận văn thạc sỹ khoa học 97 Vì khối nguồn khối điều khiển có điện áp vào 220V (khối nguồn vào biến áp, khối điều khiển vào chân rơ le) nên mạch nguồn điều khiển đợc thiết kế chung board mạch Khối thu thập đợc tách riêng lÊy nguån 5V tõ khèi nguån qua c¸p nèi, khối thu thập đợc kết nối với khối điều khiển để điều khiển rơ le 3.6 Thiết kế phần mềm giao diện Theo sơ đồ hệ thống đ giới thiệu phần trên, cần có phần mềm có chức nh: - Thu nhận liệu từ mạch thu thập gửi - Hiển thị giá trị đo đợc cho ngời sử dụng - Lu trữ liệu đo vào sở liệu để quản lý Trớc vào khâu thiết kế ta cần phân tích chức cần thực chơng trình Các chức đợc xây dựng thành lu đồ hoạt động hệ thống, giúp cho việc định hớng phát triển phần mềm dới dạng mô đun, có khả mở rộng cần thiết Đo lờng hệ thống điều khiển Luận văn thạc sỹ khoa học 98 3.6.1 Lu đồ hoạt động Xây dựng lu đồ hoạt động giúp ta hình dung rõ ràng nhiệm vụ đặt cho chơng trình phần mềm, từ dễ dàng việc triển khai ứng dụng nh lập trình cho chơng trình 3.6.1.1 Lu đồ thiết lập kết nối thiết bị Bluetooth Bắt đầu Kết nối với USB Bluetooth Dò tìm thiết bị Bluetooth vùng hoạt động Dò tìm thiết bị Bluetooth vùng hoạt động No Nhập mà PIN hợp lệ Hủy kết nối Yes Hình thành kết nối Master Slave Detect dịch vụ hỗ trợ cho kết nối Hỗ trợ SPP profile No Yes Thiết lập kết nối COM ảo thiết bị Kết thúc Hình 3.17: Lu đồ thiết lập kêt nối server với mạch đo Đo lờng hệ thống điều khiển Luận văn thạc sỹ khoa học 99 Việc xây dựng lu đồ mô tả trình bắt tay hình thành kết nối thiết bị Bluetooth trớc bắt đầu truyền liệu Mục đích trình thiết lập kết nối hình thành nên kết nối cổng COM ảo dựa vào chuẩn SPP profile thuộc tầng RFCOMM công nghệ Bluetooth Quá trình thiết lập kết nối cụ thể thiết bị USB Bluetooth Dongle phía Server ARF bên phía mạch đo Sau hoàn thành kết nối, việc trao đổi liệu diễn dễ dàng theo chuẩn RS232 thông thờng hủy bỏ kết nối 3.6.1.2 Lu đồ hoạt động nhận liệu Lu đồ mô tả hoạt động hệ thống sau hoàn thành trình kết nối kể Sau hình thành cổng COM ảo đợc gắn mặc định cho kết nối, điều ta quan tâm cổng COM cổng COM (đợc gán sử dụng dịch vụ Bluetooth Serial Port Service) Phần lập trình chơng trình có khả nhận liệu, hiển thị liệu lu liệu vào sở liệu, phục vụ cho việc quản lý giám sát từ xa qua web Đo lờng hệ thống điều khiển Luận văn thạc sỹ khoa học 100 Bắt đầu Thiết lập thông số cổng COM Mở cổng COM ảo kết nối với remote device Cổng COM rảnh? No Yes Nhận liệu từ cổng Xác định giá trị dựa định dạng liệu nhận đợc Hiển thị giá trị cho ngời dùng Lu giá trị đo vào sở liệu Kết thúc Hình 3.18: Lu đồ hoạt động thu thập liệu hiển thị Đo lờng hệ thống điều khiển Luận văn thạc sỹ khoa học 101 3.6.2 Xây dựng chơng trình 3.6.2.1 Chơng trình thu thập liệu Theo lu đồ hoạt động hệ thống, sau hình thành kết nối Bluetooth server mạch đo, ta sử dụng SPP profile Bluetooth để trao đổi liệu thiết bị nh qua cổng COM thông thờng chơng trình cần có khả giao tiếp với cổng COM, liệu đợc định danh theo chuẩn RS232 Hình 3.19: Giao diện chơng trình Chơng trình có chức chia thành Panel sau: - Port Settings: dùng để lựa chọn cổng COM thông số tơng ứng thực trình trao đổi liệu server với mạch đo Do sử dụng Bluetooth để truyền thông nên ta chọn cổng COM cổng COM ảo (máy tính thờng có cổng COM thực, cài phần mỊm Driver Bluetooth sÏ cã thªm tõ – 10 cổng COM ảo) Lựa chọn tốc độ truyền, khung liệu phù hợp với liệu gửi từ mạch ®o (theo thiÕt kÕ d÷ liƯu cã tèc ®é trun 9600bps, data bits, stop bit, none parity bit) Đo lờng hệ thống điều khiển Luận văn th¹c sü khoa häc 102 - Sampling Time: cho phÐp lựa chọn thời gian lấy mẫu hiển thị giá trị đo - Hiển thị giá trị: Khi click vào nút Connect, chơng trình lần lợt thực công việc sau: + Mở cổng COM với cấu hình đ đặt Port Settings + Bắt đầu đọc liệu từ cổng COM đ mở + Hiển thị giá trị đo đợc (nhiệt độ) lên Panel hiển thị +Lu giữ giá trị đo với thời điểm nhận liệu vào sử liệu MS Access - Option: Ngời sử dụng sử dụng chức tùy chän nh−: + History Data: ta cã thĨ quan s¸t đợc liệu nhiệt độ đo khứ cách truy vấn vào sở liệu đ tạo tr−íc ®ã + Hide To Tray: giao diƯn sÏ thu gọn lại chạy ngầm Tray Bar, chơng trình hoạt động mà không ảnh hởng đến chơng trình khác ngời sử dụng, liệu thu đợc ghi vào sở liệu Khi muốn chơng trình hiển thị lại ta cần lick vào biểu tợng chơng trình nằm Tray Bar - Devices Status: cho biết trạng thái thiết bị cắt hay bật, thiết bị đợc điều khiển tự động mạch PsoC trạng thái thiết bị đợc truyền server với liệu từ mạch đo + Fan Status: trạng thái quạt, ON nhiệt độ >T0max + Heater Status: trạng thái máy sởi, ON nhiệt độ < T0min 3.7 Chạy thử nghiệm đánh giá thiết kế Sau thiết kế ghép nối phần cứng thiết kế chơng trình máy tính, ta tiến hành chạy thử đánh giá thiÕt kÕ CÊp nguån 220V cho m¹ch nguån, kÕt nèi mạch nguồn với mạch thu thập điều khiển Đầu rơ le điều khiển nối với ổ cắm có cắm thiết bị điều khiển (sử dụng quạt thử nghiệm) Kết thu đợc là: Đo lờng hệ thống điều khiển Luận văn thạc sỹ khoa học 103 Mạch thu thập điều khiển hoạt động tốt, nhiệt độ đo đợc hiển thị xác Khi thử tác động thay đổi nhiệt độ cảm biến, nhiệt độ hiển thị kịp thời xác Khi nhiệt độ vợt ngỡng 350C (thiết lập ngỡng nhiệt độ max = 35), mạch điều khiển hoạt động, rơ le đón bật quạt Sau test mạch thu thập điều khiển hoạt động tốt ổn định, tiếp đến ta kiểm tra hoạt động truyền thông Bluetooth mạch với Server Kết nối cấp nguồn cho ARF32, kết nối USB Bluetooth Dongle cho Server Khởi động chơng trình BlueSoleil Server để dò tìm thiết bị ARF32 từ mạch thu thập, điều khiển Mạch thu thập điều khiển đợc phát với tên Serial Port Device Sau thiÕt lËp kÕt nèi Pair device Server mạch, dịch vụ Bluetooth Serial Port Service đợc cung cấp cho kết nối Sử dụng dịch vụ để thiết lập kết nối COM ảo server với mạch thu thập điều khiển Đo lờng hệ thống điều khiển Luận văn thạc sỹ khoa häc 104 Sau thiÕt lËp cỉng COM ¶o Server mạch thu thập điều khiển (trong lần chạy thử nghiệm cổng COM ảo cổng COM 8), ta chạy chơng trình Room Temperature để thu thập hiển thị giá trị đo Chơng trình chạy ổn định, giá trị đo trạng thái thiết bị đợc cập liên tục từ mạch thu thập điều khiển Các chức ghi giá trị vào sở liệu để xem lại: cho chơng trình chạy ẩn hoạt động tốt Đo lờng hệ thống điều khiển Luận văn thạc sỹ khoa học 105 Kết luận Kết luận Để nâng cao chất lợng, an toàn, tiện nghi, tiết kiệm, linh hoạt, dễ thay đổi thiết bị nhà đòi hỏi kiến trúc s xây dựng, điện lập trình viên nghiên cứu đáp ứng nhu cầu chủ nhà tạo cho chủ nhà thoải mái tiện lợi sử dụng thiết bị nhà Để đáp ứng đợc yêu cầu ngày cao ngời theo thiết bị ngày đại dễ sử dụng đồng thời dễ thay đổi Tạo tính thẩm mỹ tính mở cho thiết bị việc kết nối thiết bị thông qua đờng truyền hữu tuyến thay truyền không dây nh Wi - fi, hồng ngoại Bluetooth Công nghệ truyền không dây Bluetooth đợc sử dụng rộng d i nhiều thiết bị Tôi thực luận văn đạt đợc số kết sau: Nghiên cứu sở lý thuyết nhà thông minh Nghiên cứu sở lý thuyết công nghệ truyền thông không dây Bluetooth Nghiên cứu lập trình vi điều khiển để xây dựng phần mềm mô giao diện đo tín hiệu môi trờng phòng thông minh Nghiên cứu thiết kế phần cứng mạch đo tín hiệu môi trờng nhiệt độ, áp suất Phần thực nghiệm đ thông số kỹ thuật hệ thống đảm bảo nguyên tắc mang tính phổ biến Đề tài có tính mở cao, cho phép đo số tín hiệu khác phòng thông minh Đo lờng hệ thống điều khiển Luận văn thạc sỹ khoa học 106 Tài liệu tham khảo Công nghệ tạo chip chuyên dụng AVR khả ứng dụng Lập trình giao tiếp máy tính - Ngô Diên Tập Quản trị sở liệu Microsoft Access - Ông Văn Thông Bluetooth Specification Special Interest Group Tài liệu Website www.cypress.com www.prosdeveloper.com www.bluetooth.com www.bluetooth.org www.msdn.microsoft.com www.wikipedia.com www.dientuvietnam.net www.dienandientu.com Đo lờng hƯ thèng ®iỊu khiĨn ... hệ thống nhà thông minh đáp ứng đợc tính hoạt động độc lập phối kết hợp, tơng tác với tùy theo cách lập trình để mang lại hiệu quả, tiện ích cho ngời dùng Hệ thống nhà thông minh Đo lờng hệ thống. .. tự động bật hay tắt đồ dùng, thiết bị nhà 1.3 Các đối tợng điều khiển nhà thông minh Hệ thống chiếu sáng Đây hệ thống thông dụng đợc dùng nhiều hệ thống nhà thông minh Bạn điều khiển ánh sáng... liên kết tất thiết bị bạn với thành hệ thống giao tiếp phân quyền Hệ thống kết hợp điều khiển giám sát thiết bị gia dụng, an ninh tòa nhà Giải pháp Nhà thông minh Gamma cho phép kiểm soát toàn thiết