gian phơi thông minh sử dụng esp8266 và android sudio realtime

gian phơi thông minh sử dụng esp8266 và android sudio realtime,gian phơi thông minh sử dụng esp8266 và android sudio realtime,gian phơi thông minh sử dụng esp8266 và android sudio realtime,gian phơi thông minh sử dụng esp8266 và android sudio realtime,gian phơi thông minh sử dụng esp8266 và android sudio realtime,gian phơi thông minh sử dụng esp8266 và android sudio realtime,gian phơi thông minh sử dụng esp8266 và android sudio realtime,gian phơi thông minh sử dụng esp8266 và android sudio realtime,gian phơi thông minh sử dụng esp8266 và android sudio realtime

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CNKT ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG THIẾT KẾ DÀN PHƠI THÔNG MINH DỰA TRÊN VI ĐIỀU KHIỂN ESP8266 VÀ PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN TRÊN ANDROID CBHD : Th.S Kim Đình Thái Sinh viên : Đào Nguyên Hoàn Mã sinh viên : 2017603969 Hà Nội - 2021 MỤC LỤC Chương IContents Chương I TỔNG QUAN ĐỀ TÀI I.1 Lý chọn dề tài I.1.1 Một số loại giàn phơi thông minh 1 Đối tượng nghiên cứu I.2 Mục tiêu đề tài .5 I.3 Kết luận chương Chương II CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÀN PHƠI THÔNG MINH .6 II.1 Cảm biến .6 II.1.1 Cảm biến độ mưa II.2 Vi điều khiển ESP8266 .7 II.2.1 Sơ đồ khối vi điều khiển ESP8266 .7 II.2.2 Sơ đồ chân & Sơ đồ khối II.2.3 Thông số phần cứng II.2.4 SDK hỗ trợ thức từ hãng II.3 Màn hình LCD II.4 IC ổn áp LM2596 .11 11 II.5 Tổng kết chương .12 Chương III THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIÀN PHƠI THƠNG MINH 13 III.1 u cầu cơng nghệ 13 III.2 Lưu đồ thuật toán 13 III.3 Chức khối 15 III.3.1Khối nguồn 16 III.3.2Màn hình LCD 17 III.3.3Khối cảm biến 18 III.3.4Khối vi xử lý .19 III.3.5Khối điều khiển 20 III.4 Các phần mềm thiết kế hệ thống 21 III.4.1Phần mềm mô Proteus 21 III.4.2Phần mềm lập trình cho vi điều khiển .22 III.4.3Phần mềm altium designer 22 III.4.4Sơ đồ mạch in 23 III.5 Đánh giá kết .24 III.6 Hạn chế .24 III.7 Hướng phát triển .24 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Tiếng anh Tiếng việt PIC ( Programable Intelligent Computer) Máy tính thơng minh lập trình LCD ( Liquid Crystal Display) Màn hình tinh thể lỏng ADCON1 (Analog Digital Control) Điều khiển A/D LED ( Light Emiting Diode) Diode phát quang ADC (Analog digital converter) Mạch chuyển đổi tương tự - số PWM ( Pulse-width modulation) Điều chế độ rộng xung BIT (Binary digIT) Đơn vị thông tin EEPROM(ElectricallyErasableProgrammableReadOnly Memory) Bộ nhớ đọc lập trình CPU ( Central Processing Unit) Bộ xử lý trung tâm SPI ( Serial Peripheral Interface) Giao diện ngoại vi nối tiếp I2C ( Inter Intergrated Circuit) Đường bus giao tiếp IC RAM (Random Access Memory) Bộ nhớ khả biến MSSP (Master Synchronous Serial Port) Giao diện đồng nối tiếp SCI (Serial Communication Interface) Giao tiếp nối tiếp INTCON (Interrupt Control) Điều khiển ngắt RCON (Reset Control) Điều khiển xóa PIE (Peripheral Interrupt Enable) Ngắt ngoại vi PIR (Passive InfraRed) Cảm biến thụ động dùng nguồn kích thích tia hồng ngoại MCLR (Master Clear) Xóa INT (Interrupt) Ngắt TTL (Transistor-Transistor Logic) Lớp mạch kỹ thuật số xây dựng từ transistor lưỡng cực số điện trở phụ DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU MỞ ĐẦU Chương II TỔNG QUAN ĐỀ TÀI II.1 Lý chọn dề tài Ngày nay, kỹ thuật điện tử liên tục có tiến vượt bậc, đặc biệt kỹ thuật chế tạo vi mạch điện tử công nghệ chế tạo cảm biến Đó bước ngoặt quan trọng phát triển khoa học kỹ thuật tạo tiền đề cho việc chế tạo sản phẩm máy móc có tính tự động hóa cao thông minh Với thời tiết Việt Nam, mùa hè thường xuyên xuất mưa rào làm cho việc phơi quần áo gặp nhiều khó khăn Một vài năm gần thị trường xuất giải pháp cho phơi đồ gia đình, giàn phơi thơng minh Giàn phơi thơng minh có nhiều ưu điểm an tồn, tiện lợi, tiết kiệm diện tích nhiên sản phẩm giàn phơi quần áo thông minh có mặt thị trường hồn tồn nhập chủ yếu từ Đài Loan, Trung Quốc,… với giá thành đắt Nhằm khắc phục hạn chế chung cư, khu đô thị tạo tiện nghi cho sống ngày, em tìm hiểu xây dựng “Thiết kế hệ thống điều khiển giám sát giàn phơi thông minh” II.1.1 Một số loại giàn phơi thông minh Trên thị trường có loại giàn phơi chủ yếu : giàn phơi quay tay, giàn phơi bấm điện, giàn phơi điều khiển từ xa II.1.1.1Giàn phơi quay tay Hình 1.1 Giàn phơi quay tay  Ưu điểm: + Kết cấu đơn giản dễ chế tạo loại giàn phơi + Giá thành rẻ loại giàn phơi Giá trung bình giàn phơi loại rơi vào khoảng 1,5 triệu đồng  Nhược điểm: + Vận hành phức tạp, tốn thời gian công sức phải quay tang tay + Không thể nâng hạ đồng thời hai phơi mà nâng hạ hai phơi + Dễ bị dao động bị gió thổi phơi giữ hai sợi dây cáp + Lắp đặt tốn thời gian + Không tự động bảo vệ quần áo trời đổ mưa Đây sản phẩm sử dụng rộng rãi thị trường đáp ứng u cầu người sử dụng đồng thời giá thành rẻ yếu tố ảnh hưởng đến việc nhiều người sử dụng sản phẩm II.1.1.2Giàn phơi bấm điện Hình 1.2 Giàn phơi bấm điện  Ưu điểm: + Kết cấu tương đối đơn giản + Vận hành dễ dàng, nhanh chóng nhờ sử dụng động điện Có thể nâng phơi lên, xuống dừng trừng + Có thể đồng thời nâng hạ hai phơi  Nhược điểm: + Dễ giao động bị gió tác động phơi giữ hai sợi dây cáp + Lắp đặt thời gian + Không tự động bảo vệ quần áo trời đổ mưa Với giá thành rơi vào khoảng đến triệu đồng, đồng thời kết cấu đơn giản, vận hành dễ dàng nên giàn phơi bấm điện tương đối phổ biến thị trường không giàn phơi quay tay II.1.1.3Giàn phơi điều khiển từ xa Hình 1.3 Giàn phơi điều khiển từ xa  Ưu điểm: + Có khả điều khiển từ xa + Dễ dàng việc vận hành + Kết cấu vững chắc, hạn chế dao động phơi bị gió tác động + Lắp đặt dễ dàng + Có hệ thống đèn để sử dụng vào ban đêm + Có hệ thống quạt để làm khơ quần áo cần thiết + Sử dụng nhiều phơi dùng để phơi quần áo phơi chăn  Nhược điểm: + Giá thành cao: giá thành sản phẩm rơi vào khoảng từ 9-15 triệu + Chưa có khả tự động bảo vệ quần áo trời mưa + Sử dụng động điện khơng có encoder nên phải sử dụng kết cấu khí phức tạp Loại giàn phơi xem loại giàn phơi cao cấp thị trường Nó đem lại nhiều tính hữu ích cho người sử dụng Tuy nhiên, giá thành cao nên chưa nhiều người sử dụng Đối tượng nghiên cứu Vi điều khiển ESP8266 bên cạnh cịn có linh kiện sử dụng mạch module cảm biến mưa, cảm biến ánh sáng, module nguồn 2596, module sim 800L… Nghiên cứu phần mềm liên quan đến lập trình mplab, proteus,altium Mơ hình hoạt động với chế độ: tay cảm biến tự động, dùng ứng dụng để nghiên cứu giàn phơi đồ thông minh II.2 Mục tiêu đề tài Dùng loại cảm biến để nhận biết trạng thái mơi trường bên ngồi chế tạo thiết bị tiêu dùng thông minh giúp giải vấn đề bất tiện phơi quần áo, đặc biệt người có thời gian nhà thường xuyên Giàn phơi thông minh sử dụng linh hoạt dễ dàng, giải pháp tiết kiệm không gian sống giúp giám sát hoạt động thiết bị thông qua tin nhắn điện thoại 13 Chương IV THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIÀN PHƠI THƠNG MINH IV.1 u cầu cơng nghệ Thiết kế thành cơng mơ hình giàn phơi thơng minh gắn trần cho khu chung cư, thị có diện tích ban cơng hẹp với chức năng: + Khi trời mưa mái che kéo xuống che chắn quần áo đồng thời quạt sấysẽ bật để sấy đồ Trời nắng mái che kéo lên tiếp tục trình phơi đồ tắt quạt sấy Trong trình sấy đồ hiển thị nhiệt độ sấy, cảnh báo an toàn ngưng hoạt động nhiệt độ quạt sấy cao nhiệt độ giảm quạt hoạt động trở lại + Trời tối có người ban cơng đèn sáng thuận tiện cho trình phơi, cất đồ + Thanh phơi điều khiển tay nâng lên hạ xuống phù hợp với chiều cao người lúc phơi đồ Đang nâng hạ phơi gặp vật cản phơi dừng + Các hoạt động giàn phơi: sấy, nhiệt độ, phơi đồ, mưa thông báo điện thoại thông qua tin nhắn IV.2 Lưu đồ thuật toán 14 Begin Khởi tạo biến lưu giá trị ADC Mở ADC cho cảm biến mưa End ADC bận Yes No LưugiátrịADC Hiển thị LCD Hình 3.2 Lưu đồ thuật toán hàm đọc ADC 15 Sơ đồ khối mạch KHỐI LCD KHỐI ĐỘNG KHỐI CẢM BIẾN KHỐI VÀ APP ĐIỆN VI XỬ LÝ THOẠI CƠ KHỐI RELAY KHỐI NGUỒN Hình 3.5 Sơ đồ mạch điều khiển IV.3 Chức khối - Khối hiển thị LCD để hiển thị thông số giàn phơi - Khối nguồn nuôi: khối tạo điện áp 5V cung cấp dịng ni vi điều khiển toàn linh kiện mạch - Khối xử lí trung tâm: sử dụng vi điều khiển esp8266 lập trình để điều khiển tồn hoạt động mạch - Khối cảm biến - Khối động cơ: thu, kéo mái che, điều khiển phơi lên xuống - Khối relay: điều khiển quạt sấy nóng lạnh 16 - Khối module sim: nhận gửi liệu I.1.1 Khối nguồn Hình 3.6 Sơ đồ khối nguồn Là khối dùng để tạo dòng điện ổn định cung cấp cho toàn mạch Điện áp đầu vào 12VDC qua JDC1 đưa vào IC LM2596 để tạo điện áp +5VDC chân OUT+ Điện áp +5VDC cấp cho vi điều khiển, LCD Relay 10A/ 12V Điện áp 12VDC cấp cho mạch cầu điều khiển động 17 IV.3.1Khối cảm biến Hình 3.8.1 Khối cảm biến 18 3.8.2 Khối biến Khi thiếu ánh sángHình giá trị quan trở cảm trả từ mạch phân áp qua mạch so sánh ta nhận giá trị ‘1’ từ chân A0 cảm biến, đồng thời đèn báo giá trị đọc vi điều kiển tín hiệu số Khi có nước rơi, vào dẫn đến điện dung mạch cảm biến thay đổi, điện áp đầu A0 tăng dần đến 5v , cảm biến truyền tín hiệu analog tới chân A0 vi điều khiển esp8266, vi điều khiển xử lý tín hiệu điều khiển động kéo mái che xuống che chắn quần áo IV.3.2Khối vi xử lý 19 Hình 3.9 Vi điều khiển esp8266 Khối vi xử lý có chức xử lý thơng tin gửi từ cảm biến mưa chân GPIO6 cảm biến ánh sáng từ chân GPIO8, đọc cảm biến nhiệt độ từ chân A0, sau thực nhiệm vụ kéo mái che tín hiệu từ chân D1 bật quạt sấy chân D2 Nhiệt độ quạt sấy nóng cảnh báo dừng hoạt động giàn phơi đến nhiệt độ giảm vi điều kiển kích mức từ chân D0 để quạt tiếp tục hoạt động IV.3.3 Khối điều khiển  Mạch điều khiển relay 20 Hình 3.10 Sơ đồ mạch điều khiển relay Có chức nhận tín hiệu từ vi điều khiển pic esp8266 đưa vào ic cách ly quang ic có nhiệm vụ mở dịng cho Transistor Q1,Q2 để đóng cắt Relay cấp điện cho thiết bị hoạt động.Dèn báo có nhiệm vụ cho người sử dụng quan sát khối relay có mạch kích hay khơng Hình 3.11 Relay Relay điện tử 12V, chân Cấu tạo relay gồm phần: 21 Cuộn hút: Tạo lượng từ trường để hút tiếp điểm phía mình; điện áp làm việc relay DC: 12V Cặp tiếp điểm: - Khi khơng có từ trường (không cấp điện cho cuộn dây) tiếp điểm tiếp xúc với tiếp điểm nhờ lực lò xo Tiếp điểm thường đóng - Khi có lực từ trường tiếp điểm bị hút sang Trạng thái hoạt động: (0V): Bật relay; (12V): Ngắt relay IV.4 Các phần mềm thiết kế hệ thống IV.4.1Phần mềm mô Proteus Proteus phần mềm cho phép mô hoạt động mạch điện tử bao gồm phần thiết kế mạch viết chương trình điều khiển cho họ vi điều khiển PIC, AVR,8051,… Phần mềm bao gồm chương trình: ISIS cho phép mô mạch ARES dùng để vẽ mạch in.Proteus có nhiều ưu điểm trội như: mơ nhiều linh kiện điện tử thiết bị hiển thị, kết mô trực quan mạch điện tử thật Và tính mà chúng ta, người học vi điều khiển quan tâm khả mô chip vi điều khiển với chương trình người dùng nạp Tuy nhiên, phần mềm Proteus có nhược điểm: phần mềm cơng ty nước ngồi nên tính chất quyền cao biết đến nên khó kiếm ngồi thực tế.Phần mềm mơ mang tính chất tương đối.Trong thiết kế có nhiều phần Proteus chạy không theo quy tắc làm người sử dụng đơi lúc gặp khó khăn Sử dụng phức tạp mạch vi xử lý hay mạch cần chỉnh sửa tính chất linh kiện [ CITATION B03 \l 1033 ] IV.4.2Phần mềm lập trình cho vi điều khiển MPLAB IDE cơng cụ tích hợp miễn phí cho việc phát triển ứng dụng nhúng sử dụng PIC vi mạch vi điều khiển dsPIC Phần mềm chạy ứng dụng 32 bit MS Windows, dễ sử dụng bao gồm 22 loạt thành phần phần mềm miễn phí để phát triển ứng dụng nhanh MPLAB IDE có giao diện người dùng đơn giản, đồ họa hợp cho vi mạch công cụ phát triển phần cứng, dùng để biên dịch chuyển file lập trình dạng text sang file *.HEX sau nạp vào PIC IV.4.3Phần mềm android studio Android Studio lần công bố hội nghị Google I/O vào năm 2013 phát hành cho công chúng vào năm 2014 sau nhiều phiên beta khác Trước phát hành, nhà phát triển Android thường sử dụng công cụ Eclipse IDE, IDE Java chung hỗ trợ nhiều ngơn ngữ lập trình khác Android Studio khiến việc tạo ứng dụng trở nên dễ dàng đáng kể so với phần mềm không chuyên dụng Đối với người bắt đầu, có nhiều thứ để học nhiều thơng tin có sẵn, chí thơng qua kênh thức chúng lỗi thời nhiều thông tin khiến họ cảm thấy chống ngợp Bài viết giải thích ngắn gọn chi tiết số chức để bạn nắm bắt bước đầu cơng phát triển Android Chức Android Studio cung cấp giao diện để tạo ứng dụng xử lý phần lớn công cụ quản lý file phức tạp đằng sau hậu trường Ngơn 23 ngữ lập trình sử dụng Java cài đặt riêng thiết bị bạn Android Studio đơn giản, bạn cần viết, chỉnh sửa lưu dự án file dự án Đồng thời, Android Studio cấp quyền truy cập vào Android SDK Hãy coi đuôi cho code Java cho phép chạy trơn tru thiết bị Android tận dụng lợi phần cứng gốc Bạn cần sử dụng ngơn ngữ lập trình Java để viết chương trình, Android SDK có nhiệm vụ kết nối phần lại với Cùng lúc Android Studio kích hoạt để chạy code, thơng qua trình giả lập qua phần cứng kết nối với thiết bị Sau đó, bạn “gỡ rối” chương trình chạy nhận phản hồi giải thích cố, v.v… để bạn nhanh chóng giải vấn đề Google nỗ lực nhiều để làm cho Android Studio trở nên mạnh mẽ hữu ích Nó cung cấp gợi ý trực tiếp viết code thường đề xuất thay đổi cần thiết để sửa lỗi làm code hiệu Ví dụ, khơng sử dụng biến, biến tơ đậm màu xám Và bắt đầu gõ dòng code, Android Studio cung cấp danh sách gợi ý tự hoàn thành để giúp bạn hồn thiện dịng code Chức hữu ích bạn khơng nhớ xác cú pháp để tiết kiệm thời gian IV.4.4Phần mềm altium designer Altium designer phần mềm chuyên ngành sử dụng thiết kế mạch điện tử Một số tính bật altium designer như: cho phép quản lý thành project riêng thành workspace Hỗ trợ thư viện khổng lồ với nhiều loại IC, linh kiện cập nhật Cho phép mô mạch điện tử, đặc biệt mạch analog mạch lọc, tạo tần số, 24 xung việc mơ phần mềm giúp cho người sử dụng tiết kiệm nhiều thời gian tiền bạc trước làm mạch thử nghiệm Hình 3.16 Giao diện phần mềm Altium 16Sơ đồ mạch in IV.4.5Sơ đồ mạch in Hình 3.17 Giao diện phần mềm Altium 16Sơ đồ mạch in Thiết kế phần mềm IV.5 Đánh giá kết Qua kết chạy thực nghiệm mơ hình giàn phơi cho thấy thuật tốn xây dựng hoàn toàn đáp ứng yêu cầu tốn đề xuất tính giám sát thông qua điện thoại Hiển thị thông tin đầy đủ, rõ ràng 25 LCD tin nhắn điện thoại Đề tài mang tính chất tìm hiểu học hỏi, để đưa sử dụng cần tiếp tục nghiên cứu sửa chữa thêm IV.6 Hạn chế Đề tài số hạn chế như: số điện thoại giám sát giàn phơi fix cứng code nên kết nối với số Cảm biến quạt sấy mơ hình cịn dừng lại việc thử nghiệm chưa thể hoạt động xác so với thực tế Khi điện giàn phơi hoạt động Thỉnh thoảng sản phẩm không hoạt động được, chưa rõ nguyên nhân, cần phải reset lại thiết bị IV.7 Hướng phát triển  Cần mở rộng để giàn phơi tự di chuyển theo hướng nắng phù hợp với nơi cần sử dụng  Có thể nhận biết cường độ ánh sáng để thực việc mang đồ vào cho phù hợp  Thiết kế thêm pin dự phòng sử dụng trường hợp điện  Tìm hiểu thêm khả diệt khuẩn,chống ẩm mốc tia UV  Sản phầm không dừng lại việc phơi quần áo mà mở rộng với quy mô lớn hệ thống phơi nông sản, dây chuyền công nghiệp,… 26 MỤC LỤC #include "ESP8266WiFi.h" #include #include #define CB_Mua D6 #define CB_As D7 #define CB_Thu D3 #define CB_Phoi D5 #define QUAT D8 #define THU D1 #define PHOI D2 void Thu_QA () { if (digitalRead (CB_Thu) == 1) {digitalWrite (THU, 1); digitalWrite (PHOI, 0); digitalWrite (QUAT, 0); } if (digitalRead (CB_Thu) == 0) {digitalWrite (QUAT, 1); digitalWrite (THU, 0); digitalWrite (PHOI, 0);} } void Phoi_QA () { if (digitalRead (CB_Phoi) == 1) {digitalWrite (THU, 0); digitalWrite (PHOI, 1); digitalWrite (QUAT, 0); } if (digitalRead (CB_Phoi) == 0) {digitalWrite (THU, 0); digitalWrite (PHOI, 0); } } void Tu_Dong () // mua = 0; ko mua = 1; sang = 0; toi = { if (digitalRead (CB_Mua) == HIGH && digitalRead (CB_As) == LOW) { Phoi_QA (); } if (digitalRead (CB_Mua) == LOW && digitalRead (CB_As) == LOW) { Thu_QA (); } else if (digitalRead (CB_Mua) == LOW || digitalRead (CB_As) == CAO) { Thu_QA (); 27 } } void setup () { Serial.begin (9600); pinMode (D6, INPUT); pinMode (D7, INPUT); pinMode (D3, INPUT); pinMode (D5, INPUT); pinMode (D8, OUTPUT); pinMode (D1, OUTPUT); pinMode (D2, OUTPUT); digitalWrite (THU, 0); digitalWrite (PHOI, 0); digitalWrite (QUAT, 0); Serial.print ("Bat dau"); } void loop () { Tu_Dong (); } ... luận chương Trên số giàn phơi thông minh thông dụng nhiều nơi giới sử dụng Điều cho thấy việc sử dụng loại giàn phơi vô quan trọng Thông qua việc tìm hiểu loại giàn phơi có thị trường từ khoanh... giàn phơi thông minh? ?? II.1.1 Một số loại giàn phơi thông minh Trên thị trường có loại giàn phơi chủ yếu : giàn phơi quay tay, giàn phơi bấm điện, giàn phơi điều khiển từ xa II.1.1.1Giàn phơi. .. Dựa vào việc tìm hiểu mà đề xuất ý tưởng cải tiến loại giàn phơi trở nên thông minh hơn, thuận tiện cho người sử dụng 6 Chương III CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÀN PHƠI THÔNG