Điều khiển và giám sát thiết bị trong nhà thông qua mạng internet

NHẬN XÉT GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên sinh viên: Đào Thị Phương Thảo Mã số sinh viên: Lớp: 13DDT02 1311010191 Tên đề tài: Điều khiển giám sát thiết bị nhà thông qua mạng Internet Ưu điểm: Nhược điểm: Điểm đánh giá: Ngày….tháng….năm 20… Giáo viên hướng dẫn Ths.Phạm Hùng Kim Khánh NHẬN XÉT GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Điểm đánh giá: Ngày….tháng….năm 20… Giáo viên phản biện LỜI CẢM ƠN Lời em xin chân thành cảm ơn tất thầy cô giáo bảo hướng dẫn tận tình thời gian em làm đồ án môn học Đặc biệt khoa Cơ – Điện – Điện tử tạo điều kiện thuận lợi để em hồn thành đồ án Em vô biết ơn thầy Phạm Hùng Kim Khánh người thường trực tiếp hướng dẫn bảo tận tình cho em hồn thành đồ án Với mong ước học hỏi, em muốn nhận đóng góp ý kiến thầy cô giáo hướng dẫn thêm để rút kinh nghiệm Em xin chân thành cảm ơn! TP.Hồ Chí Minh, ngày … tháng …năm 20… Sinh viên thực Đào Thị Phương Thảo SV: Đào Thị Phương Thảo GVHD: Ths.Phạm Hùng Kim Khánh MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU LINH KIỆN, THIẾT KẾ, TÍNH TỐN 2.1: Giới thiệu linh kiện dùng mạch 2.1.1: Bộ thu phát wifi điều khiển Node MCU ESP8266 2.1.2: Đồng hồ đo dịng, áp, cơng suất AC Pzem-004 2.1.3: OPTO PC817 2.1.4: Module cảm biến nhiệt độ, độ ẩm khơng khí DHT11 X10 2.1.5: Module cảm biến khí Gas MQ2 12 2.1.6: Mạch chuyển đổi mức logic 5VDC sang 3,3VDC chiều 13 2.2: Thiết kế mạch điều khiển 15 2.2.1: Sơ đồ khối 15 2.2.2: Sơ đồ nguyên lí mạch điều khiển 16 2.3: Tính tốn 17 CHƯƠNG III: LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT VÀ CODE CHƯƠNG TRÌNH 20 3.1: Lưu đồ giải thuật chương trình 20 3.2: Lưu đồ giải thuật chương trình 21 3.2.1: Đọc phần trăm khí gas 21 3.2.2: Đọc giá trị nhiệt độ, độ ẩm 22 3.2.3: Đọ liệu từ đồng hồ đo 24 3.2.4: Gửi nhận liệu hiển thị lên app 26 Trang SV: Đào Thị Phương Thảo GVHD: Ths.Phạm Hùng Kim Khánh 3.3: Code chương trình 27 CHƯƠNG IV: NHẬN XÉT VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 50 4.1: Nhận xét 50 4.2: Hướng phát triển đề tài 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 Trang SV: Đào Thị Phương Thảo GVHD: Ths.Phạm Hùng Kim Khánh LỜI NÓI ĐẦU Ngành điện tử ngành quan trọng góp phần vào phát triển đất nước Sự phát triển nhanh chóng khoa học – cơng nghệ làm cho ngành điện tử ngày phát triển đạt nhiều thành tựu Nhu cầu người ngày cao điều kiện thuận lợi cho ngành điện tử phải khơng ngừng phát minh sản phẩm có tính ứng dụng cao, sản phẩm có tính năng, có độ bền tính ứng dụng ngày cao Ngoài việc điều khiển giám sát thiết bị điện nhà theo cách bình thường Với phát triển mạng Internet việc điều khiển giám sát theo cách bình thường người điều khiển giám sát qua mạng Internet Để đáp ứng nhu cầu em chọn đề tài điều khiển giám sát qua mạng Internet Nội dung đề tài: Trang SV: Đào Thị Phương Thảo GVHD: Ths.Phạm Hùng Kim Khánh CHƯƠNG I: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI Với phát triển Internet đặc biệt wifi smart phone Chúng ta đâu có mạng wifi , 3G, 4G điều khiển thiết bị nhà giám sát điện tiêu thụ, nhiệt độ, độ ẩm, rị khí gas Việc điều khiển thông qua phần mềm smart phone liệu đưa lên phần mềm hiển thị Điều khiển cách ấn switch ảo thiết bị bật tắt hiển thị đèn led báo hiệu cho thiết bị đồng thời hiển thị trạng thái switch on off Nếu thiết bị bật led sáng thiết bị tắt led tắt Giám sát liệu nhiệt độ, độ ẩm, điện năng, hiển thị dạng số phần mềm Trang SV: Đào Thị Phương Thảo GVHD: Ths.Phạm Hùng Kim Khánh CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU LINH KIỆN, THIẾT KẾ, TÍNH TỐN 2.1: Giới thiệu linh kiện dùng mạch 2.1.1: Bộ thu phát wifi điều khiển Node MCU ESP8266 Hình 2.1: Sơ đồ chân cấu tạo Node MCU  Giới thiệu tổng quan Node MCU Node MCU phát triển chip Wifi SoC ESP8266 V12E tích hợp UART, GPIO, PWM, I2C, 1-wire, ADC đặc biệt dễ dàng truy cập wifi, thích hợp sử dụng cho ứng dụng thu thập, điều khiển qua wifi nhiều ứng dụng khác liên quan tới IoT Node MCU sử dụng CPU ESP8266 32bit lập trình ngơn ngữ C/C++, Arduino IDE, Micropython, Lua Trang SV: Đào Thị Phương Thảo GVHD: Ths.Phạm Hùng Kim Khánh Bộ nhớ chương trình 4Mbytes Flash, RAM 96Kbytes nguồn sử dụng 3,3V nhiể độ hoạt động -40 – 125 độ C  Cấu tạo Hình 2.2: ESP8266 V12-E Node MCU cấu tạo từ ESP8266V12-E gồm có 22 chân Bên ESP8266 V12-E cấu tạo từ CPU ESP8266EX 32bit nhớ 4MB Flash, hỗ trợ xung clock có tốc độ 80MHz, 160MHz ESP8266EX hỗ trợ tiêu chuẩn IEEE802.11b/g/n giao thức TCP/IP stack Wifi thu phát 2,4GHz hỗ trợ WPA, WPA2 Công suất +20dBm chế độ 802.11b Trang SV: Đào Thị Phương Thảo GVHD: Ths.Phạm Hùng Kim Khánh Hình 2.3: Cấu tạo bên ESP8266V12-E Trên Node MCU tích hợp IC nguồn 3,3V AMS 1117 dùng chuyển đổi nguồn 5V từ USB nguồn sang 3,3V cung cấp cho ESP8266 V12E Trên mạch cịn tích hợp IC CP2102 giúp nộp code chuyển đổi liệu từ USB sang liệu dạng UART  Chức chân Node MCU Chân A0 chân nhận tín hiệu tương tự với điện áp vào lớn 3,3V dùng trở phân áp Node MCU Các chân SD3,SD2,SD1,SD0, CMD , CLK chân phục vụ giao tiếp SPI Chân 3,3V GND chân out 3,3V Chân RST chân reset kích mức thấp Chân EN chân kích hoạt chíp kích mức Chân Vin chân nguồn vào từ USB nguồn 5V Trang SV: Đào Thị Phương Thảo GVHD: Ths.Phạm Hùng Kim Khánh Blynk.virtualWrite(V3,-1); } } } } void wifi_temhumi_gas() { int value = analogRead(A0); int dbm=WiFi.RSSI();// lấy công suất wifi thu dBm DHT_GetTemHumi (); int phantram= 2*dbm+180;//đổi công suất sang phần trăm -90-40 float v=(1.0/1023.0)*float(value); gas= (100.0)*v; Blynk.virtualWrite(V0,nhietdo); Blynk.virtualWrite(V1,doam); Blynk.virtualWrite(V2,gas); Blynk.virtualWrite(V7,phantram); WidgetLCD lcd(V9);// thiết lập lcd app if(nhietdo=20) Trang 38 SV: Đào Thị Phương Thảo GVHD: Ths.Phạm Hùng Kim Khánh { digitalWrite(D5,HIGH); lcd.print(0,0,"Nhà bạn bất ổn "); lcd.print(0,1,"KT lại nhà ☹ ✌ "); Blynk.notify("Nhiệt độ cao khí gas bị rị"); } } void tit()// loa kêu tiếng tít { digitalWrite(D5,LOW); Blynk_Delayms(100); digitalWrite(D5,HIGH); } void tittit()// loa kêu tiếng tít tít { digitalWrite(D5,LOW); Blynk_Delayms(100); digitalWrite(D5,HIGH); Blynk_Delayms(100); digitalWrite(D5,LOW); Trang 39 SV: Đào Thị Phương Thảo GVHD: Ths.Phạm Hùng Kim Khánh Blynk_Delayms(100); digitalWrite(D5,HIGH); } BLYNK_WRITE(V11) { int b=param.asInt(); if(b==1) { Blynk.virtualWrite(V10,LOW); Blynk.virtualWrite(V12,LOW); Blynk.virtualWrite(V13,LOW); Blynk.virtualWrite(V14,LOW); digitalWrite(D0,HIGH); digitalWrite(D1,HIGH); digitalWrite(D2,HIGH); digitalWrite(D3,HIGH); WidgetLED led4(V17); WidgetLED led1(V8); WidgetLED led2(V15); WidgetLED led3(V16); Trang 40 SV: Đào Thị Phương Thảo GVHD: Ths.Phạm Hùng Kim Khánh led1.off(); led2.off(); led3.off(); led4.off(); tittit(); Blynk.run(); } } BLYNK_WRITE(V14) { WidgetLED led1(V8); int b=param.asInt(); if(b==1){ digitalWrite(D0,LOW); tb1=1; led1.on(); tit(); } else Trang 41 SV: Đào Thị Phương Thảo GVHD: Ths.Phạm Hùng Kim Khánh { digitalWrite(D0,HIGH); tb1=0; led1.off(); tittit(); } Blynk.run(); } BLYNK_WRITE(V10) {WidgetLED led2(V15); int b=param.asInt(); if(b==1) { digitalWrite(D1,LOW); tb2=1; led2.on(); tit(); } Trang 42 SV: Đào Thị Phương Thảo GVHD: Ths.Phạm Hùng Kim Khánh else { digitalWrite(D1,HIGH); tb2=0; led2.off(); tittit(); } Blynk.run(); } BLYNK_WRITE(V12) { WidgetLED led3(V16); int b=param.asInt(); if(b==1) { digitalWrite(D2,LOW); tb3=1; led3.on(); tit(); Trang 43 SV: Đào Thị Phương Thảo GVHD: Ths.Phạm Hùng Kim Khánh } else { digitalWrite(D2,HIGH); tb3=0; led3.off(); tittit(); } Blynk.run(); } BLYNK_WRITE(V13) { WidgetLED led4(V17); int b=param.asInt(); if(b==1) { digitalWrite(D3,LOW); led4.on(); Trang 44 SV: Đào Thị Phương Thảo GVHD: Ths.Phạm Hùng Kim Khánh tb4=1; tit(); } else { digitalWrite(D3,HIGH); led4.off(); tb4=0; tittit(); } Blynk.run(); } void setup() { Serial.begin(9600); Blynk.begin(auth, ssid, pass); Serial.swap(); pinMode(D0,OUTPUT); pinMode(D1,OUTPUT); Trang 45 SV: Đào Thị Phương Thảo GVHD: Ths.Phạm Hùng Kim Khánh pinMode(D2,OUTPUT); pinMode(D3,OUTPUT); pinMode(D5,OUTPUT); digitalWrite(D5,HIGH); digitalWrite(D0,HIGH); digitalWrite(D1,HIGH); digitalWrite(D2,HIGH); digitalWrite(D3,HIGH); timer.setInterval(100L,readvolt); timer.setInterval(200L,readcurrent); timer.setInterval(300L,readpower); timer.setInterval(400L,reade); timer.setInterval(1000L, wifi_temhumi_gas); } void loop() { Blynk.run(); Trang 46 SV: Đào Thị Phương Thảo GVHD: Ths.Phạm Hùng Kim Khánh timer.run(); if(ii==1) { WidgetLED led4(V17); WidgetLED led1(V8); WidgetLED led2(V15); WidgetLED led3(V16); Blynk.virtualWrite(V10,LOW); Blynk.virtualWrite(V12,LOW); Blynk.virtualWrite(V13,LOW); Blynk.virtualWrite(V14,LOW); led1.off(); led2.off(); led3.off(); led4.off(); ii=2; } Blynk_Delayms1(53000); WiFiClient client; const int httpPort = 80; Trang 47 SV: Đào Thị Phương Thảo GVHD: Ths.Phạm Hùng Kim Khánh if (!client.connect(host, httpPort)) return; String url = "/pushingbox?devid=v386F19C5C9518D5"; url += "&dienap="; url += v; url +="&dongdien="; url += i; url +="&congsuat="; url += p; url +="&nangluong="; url += e; url +="&tb1="; url += tb1; url +="&tb2="; url += tb2; url +="&tb3="; url += tb3; url +="&tb4="; url += tb4; url +="&nhietdo="; Trang 48 SV: Đào Thị Phương Thảo GVHD: Ths.Phạm Hùng Kim Khánh url += nhietdo; url +="&khigas="; url += gas; client.print(String("GET ") + url + " HTTP/1.1\r\n" + "Host: " + host + "\r\n" + "Connection: close\r\n\r\n"); } Trang 49 SV: Đào Thị Phương Thảo GVHD: Ths.Phạm Hùng Kim Khánh CHƯƠNG IV: NHẬN XÉT VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 4.1: Nhận xét Mạch hoạt động ổn định nhận liệu google sheet điều khiển thiết bị Thời gian thực thi lệnh điều khiển delay khoảng 1s Thỉnh thoảng bị ngắt kết nối giữ app phần cứng Nguyên nhân ấn nhiều lệnh điều khiển 1s khiến cho phần cứng bị treo không xử lí kịp dẫn tới kết nối Thời gian delay để thị liệu nhiệt độ, dòng điện, cơng suất, điện áp, khí gas, độ ẩm lên app khoảng 1s-2s 4.2: Hướng phát triển đề tài Hệ thống ứng dụng nhà thơng minh, có nhiệm vụ điều khiển giám sát nhà Có thể thêm cảm biến thêm thiết bị điều khiển Tính tốn tự động tiền điện ngày, tháng Trang 50 SV: Đào Thị Phương Thảo GVHD: Ths.Phạm Hùng Kim Khánh TÀI LIỆU THAM KHẢO 1: Vi điều khiển Ths Phạm Quốc Phương, NXB Đại Học Công Nghệ TPHCM 2: http://www.blynk.vn 3: http://www.blynk.cc 4: https://developers.google.com/apps-script 5: https://github.com Trang 51 ... Ngồi việc điều khiển giám sát thiết bị điện nhà theo cách bình thường Với phát triển mạng Internet việc điều khiển giám sát theo cách bình thường người điều khiển giám sát qua mạng Internet Để... đâu có mạng wifi , 3G, 4G điều khiển thiết bị nhà giám sát điện tiêu thụ, nhiệt độ, độ ẩm, rị khí gas Việc điều khiển thông qua phần mềm smart phone liệu đưa lên phần mềm hiển thị Điều khiển cách... khiển cách ấn switch ảo thiết bị bật tắt hiển thị đèn led báo hiệu cho thiết bị đồng thời hiển thị trạng thái switch on off Nếu thiết bị bật led sáng thiết bị tắt led tắt Giám sát liệu nhiệt độ, độ