XÂY DỰNG HỆTHỐNG ĐIỆN ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG TRONG NHÀ THÔNG MINH

Nhà thông minh(Smarthome)là kiểu nhà được lắp đặt các thiết bịđiện, điện tửcó thểđược điều khiển hoặctựđộng hoáhoặc bán tựđộng. Thay thếcon người trong thực hiện một hoặc một sốthao tác quản lý, điều khiển.Hệthống điện tửnày giao tiếp với người dùng thông qua bảng điện tửđặt trong nhà,ứng dụngtrênđiện thoại di động,máy tính bảnghoặc một giao diện web.Nhờ ứng dụng các công nghệ như hồng ngoại, điện thoại thông minh, IoT, công nghệ đám mây...Nhà thông minh có thể tự động giúp bạn làm những công việc trong nhà. Với những nhà đầu tư thông minh, họ luôn đánh giá cao một căn nhà có thểtựđộng hóa.Khi làm mộtnhà thông minh, có nghĩa là bạn đang dùng công nghệ để làm cuộc sống thoải mái hơn. Chúng sẽ giảm khối lượng công việc của bạn. Giúp bạn có nhiều thời gian thư giãn chứ không làm bạn lười đi.Trong một cănnhà thông minh haySmarthome, mọi nơi sẽ được kiểm soát bằng các thiết bị điện tử. Chúng sẽ sử dụng các cách giao tiếp riêng đề hiểu nhau như: Bluetooth, hồng ngoại, sóng siêu âm, Wifi,... Và người điều khiển sẽ là bạn qua chính chiếc điện thoại hay giọng nói.Do đó, trong dựán này nhóm chúng em sẽgiới thiệu và thiết kếmột sốmodule nhỏtrong nhà thông minh với mong muốn có thểphát triển thành ngôi nhà thông minh đầy đủtiện nghi hiện đại hoặc có thểphù phép biến ngôi nhà truyền thống của chúng ta thành một ngôi nhà thông minh.

SMART HOME NHĨM – ĐIỆN, ĐIỆN TỬ HÀNG KHƠNG MAY 1, 2021 VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BỘ MƠN KỸ THUẬT HÀNG KHÔNG VÀ VŨ TRỤ Điện – Điện tử hàng không SMART HOME BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG TRONG NHÀ THÔNG MINH Giảng viên hướng dẫn: TS Phạm Gia Điềm Nhóm sinh viên thực hiện: Họ tên MSSV Tạ Đức Huy 20186052 Hồng Cơng Hùng 20184886 Trần Thị Mai Linh 20186057 Bùi Thị Mai Anh 20186026 Nguyễn Minh Hiếu 20186044 Nguyễn Tiến Sơn 20186073 Hà Nội, tháng 7/2021 Điện – Điện tử hàng không SMART HOME MỤC LỤC Giới thiệu chung Hệ thống cảnh báo cháy 2.1 Các linh kiện điện tử 2.1.1 Cảm biến lửa 2.1.2 Cảm biến khói khí gas (MQ2) 2.1.3 Cảm biến nhiệt độ độ ẩm DHT11 11 2.1.4 Màn hình LCD 16x2 13 2.1.5 Bộ chuyển đổi IC2 14 2.2 Mô hình lập trình hệ thống 15 2.3 Một số ưu nhược điểm hệ thống 17 Hệ thống tự động sử dụng cảm biến âm 17 3.1 Các linh kiện điện tử 17 3.1.1 Cảm biến âm (Sound Sensor) 17 3.1.2 Các linh kiện khác 20 3.2 Mơ hình lập trình mạch bật tắt đèn cảm biến âm 22 3.2.1 Thiết lập mơ hình 22 3.2.2 Lập trình hệ thống 22 3.3 Một số nhược điểm khắc phục 23 Hệ thống tự động sử dụng cảm biến hồng ngoại 24 4.1 Các linh kiện điện tử 24 4.1.1 Cảm biến hồng ngoại – INFRARED SENSOR 25 4.1.2 Cảm biến hồng ngoại PIR SENSOR 27 4.2 Mơ hình lập trình hệ thống 30 4.3 Ưu, nhược điểm hệ thống 32 Hệ thống cửa tự động sử dụng cảm biến mưa 33 5.1 Các linh kiện điện tử 33 5.1.1 ARDUNO SIMULINO UNO SMD 33 5.1.2 Rain Sensor 34 5.1.3 SERVO SG90 35 5.1.4 Các linh kiện khác 36 Điện – Điện tử hàng khơng SMART HOME 5.2 Mơ hình lập trình hệ thống 36 5.3 Ưu, nhược điểm hệ thống 39 Hệ thống cửa từ RFID 39 6.1 Các linh kiện điện tử 40 6.1.1 Thẻ RFID 40 6.1.2 Bộ đầu đọc reader 41 6.1.3 Các phận khác 41 6.1.4 Nguyên lý hoạt động 41 6.2 Mơ hình hệ thống 42 6.3 Ưu, nhược điểm hệ thống 43 Truyền nhận liệu qua internet 44 7.1 Giới thiệu chung 44 7.1.1 Kết nối truyền nhận liệu qua internet 44 7.1.2 Node MCU ESP8266 ESP-12E CH340 44 7.1.3 Server API 45 7.2 Cách hoạt động hệ thống 45 7.2.1 Tổng quan hệ thống 45 7.2.2 Code Arduino 46 7.2.3 Server Side 49 7.3 Đánh giá hệ thống hướng phát triển 51 Kết luận 51 Điện – Điện tử hàng khơng SMART HOME PHỤ LỤC HÌNH ẢNH Hình 1:Sơ đồ nguyên lý cảm biến lửa Hình 2: Sơ đồ chân MQ2 Hình 3:Cảm biến khí MQ2 Hình 4: Sơ đồ mạch MQ2 10 Hình 5:Mạch MQ2 10 Hình 6: Sơ đồ cảm biến DHT11 chân 12 Hình 7:Sơ đồ cảm biến DHT11 chân 12 Hình 8: Màn hình LCD 16x2 13 Hình 9: Hiển thị hình LCD 16x2 14 Hình 10:I2C WaveShare PCF8574 15 Hình 11: Mơ hình hệ thống cảm biến nhiệt độ, độ ẩm 15 Hình 12: Cảm biến âm 18 Hình 13:Sơ đồ nguyên lý mạch cảm biến 19 Hình 14: Microphone 20 Hình 15:Bộ phận chiết áp cảm biến 20 Hình 16:Các linh kiện khác sử dụng mạch 21 Hình 17: Mô hình mơ phần mềm 22 Hình 18:Ví dụ thiết kế “Trợ lý ảo” sử dụng ngôn ngữ Python 24 Hình 19: Cảm biến hồng ngoại 25 Hình 20: Cảm biến hồng ngoại 25 Hình 21: Nguyên lý làm việc cảm biến hồng ngoại 26 Hình 22: Sơ đồ mạch IR so sánh LM 358 27 Hình 23: Cảm biến hồng ngoại PIR SENSOR 27 Hình 25: Thấu kính Fresnel 28 Hình 24:Cảm biến xạ hồng ngoại 28 Hình 26: Nguyên lý hoạt động cảm biến hồng ngoại 29 Hình 27: Sơ đồ nguyên lý 30 Hình 28: Sơ đồ chân IR Sensor Servo kết nối với Arduino 30 Hình 29: Sơ đồ chân PIR sensor servo kết nối với arduino 31 Hình 30: Sơ đồ chân LCD với ARDUINO 31 Hình 31: Cảm biến mưa 35 Hình 32: Servo SG90 36 Hình 33:Hệ thống bảng mạch lắp phần mềm Arduno 36 Hình 34:Kết chạy bảng mạch trời không mưa 38 Hình 35:Kết chạy bảng mạch trời mưa 39 Hình 36: Hệ thống RFID 42 Hình 37: Sơ đồ mạch hệ thống RFID 43 Hình 38: Sơ đồ lắp đặt hệ thống 43 Điện – Điện tử hàng không SMART HOME Hình 39:Sơ đồ pin ESP8266 CH340 45 Điện – Điện tử hàng không SMART HOME PHỤ LỤC BẢNG Bảng 1: Thông số kỹ thuật cảm biến khí Bảng 2: Thông số kỹ thuật mạch cảm biến âm 19 Bảng 3: Thông số kỹ thuật cảm biến hồng ngoại 28 Bảng 4: Thông số kỹ thuật Arduino 33 Bảng 5: Thông số kỹ thuật RFID 40 Bảng 6: Mơ hình hệ thống 42 Điện – Điện tử hàng không SMART HOME Giới thiệu chung Nhà thông minh (Smarthome) kiểu nhà lắp đặt thiết bị điện, điện tử điều khiển tự động hố bán tự động Thay người thực thao tác quản lý, điều khiển Hệ thống điện tử giao tiếp với người dùng thông qua bảng điện tử đặt nhà, ứng dụng điện thoại di động, máy tính bảng giao diện web Nhờ ứng dụng công nghệ hồng ngoại, điện thoại thông minh, IoT, công nghệ đám mây…Nhà thơng minh tự động giúp bạn làm công việc nhà Với nhà đầu tư thông minh, họ đánh giá cao nhà tự động hóa Khi làm nhà thơng minh, có nghĩa bạn dùng cơng nghệ để làm sống thoải mái Chúng giảm khối lượng cơng việc bạn Giúp bạn có nhiều thời gian thư giãn không làm bạn lười Trong nhà thông minh hay Smarthome, nơi kiểm soát thiết bị điện tử Chúng sử dụng cách giao tiếp riêng đề hiểu như: Bluetooth, hồng ngoại, sóng siêu âm, Wifi,… Và người điều khiển bạn qua điện thoại hay giọng nói Do đó, dự án nhóm chúng em giới thiệu thiết kế số module nhỏ nhà thông minh với mong muốn phát triển thành ngơi nhà thơng minh đầy đủ tiện nghi đại phù phép biến nhà truyền thống thành nhà thông minh Hệ thống cảnh báo cháy 2.1 Các linh kiện điện tử 2.1.1 Cảm biến lửa Tính năng: Cảm biến lửa có khả phát lửa nguồn sáng có bước sóng tương tự việc sử dụng cảm biến hồng ngoại YG1006 với tốc độ đáp ứng nhanh độ nhạy cao Tích hợp IC LM393 để chuyển đổi ADC, tạo ngõ số tương tự, linh động việc sử dụng Biến trở để tùy chỉnh độ nhạy cảm biến Từ ứng dụng hệ thống báo cháy, robot chữa cháy, … Thông số cảm biến phát lửa • • • • • Nguồn cấp: 3.3V – 5VDC Dịng tiêu thụ: 15mA Tín hiệu ra: Digital 3.3 – 5VDC tùy nguồn cấp Analog Khoảng cách: 80cm Góc quét: 60 độ Điện – Điện tử hàng khơng • SMART HOME Kích thước: 3.2 x 1.4 cm Sơ đồ chân: • • • • VCC –> 3.3V ~ 5.3V GND –> power supply ground AOUT (AO) –> analog output DOUT (DO) –> digital output Sơ đồ nguyên lý Hình 1:Sơ đồ nguyên lý cảm biến lửa 2.1.2 Cảm biến khói khí gas (MQ2) Giới thiệu: MQ2 cảm biến khí, dùng để phát khí gây cháy Nó cấu tạo từ chất bán dẫn 𝑆𝑛𝑂2 Chất có độ nhạy cảm thấp với khơng khí Nhưng mơi trường có chất ngây cháy, độ dẫn thay đổi Chính nhờ đặc điểm người ta thêm vào mạch đơn gian để biến đổi từ độ nhạy sang điện áp Khi môi trường điện áp đầu cảm biến thấp, giá trị điện áp đầu tăng nồng độ khí gây cháy xung quang MQ2 cao MQ2 hoạt động tốt mơi trường khí hóa lỏng LPG, 𝐻2 , chất khí gây cháy khác Nó sử dụng rộng rãi công nghiệp dân dụng mạch đơn giản chi phí thấp Điện – Điện tử hàng không SMART HOME Hình 2: Sơ đồ chân MQ2 Hình 3:Cảm biến khí MQ2 - Trong đó: • • • Chân 1,3 A Chân 2,5 B Chân 4,6 C - Thông số kỹ thuật: Bảng 1: Thông số kỹ thuật cảm biến khí Phạm vi phát hiện: Đặc điểm khí: Độ nhạy sáng: Cảm kháng: Thời gian đáp ứng: Thời gian phục hồi: Trở kháng nóng: Dịng tiêu thụ nóng: Điện áp nóng: 300 10000ppmm 1000ppmm isobutan R in air/Rin typical gas≥5 1KΩ to 20KΩ / 50ppm ≤10s ≤ 30s 31Ω ± 3Ω ≤ 180mA 5.0V ± 0.2V ≤ 900mW Điện – Điện tử hàng không SMART HOME Hệ thống code chạy phần mềm Arduno #include LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2); #include Servo myservo; // Tạo đối tượng myservo nhằm điều khiển động int rainSensor = 6; // // Chân tín hiệu cảm biến mưa chân digital (arduino) void setup() { pinMode(rainSensor, INPUT); // Cấu hình chân cảm biến mưa ngõ vào myservo.attach(9, 500, 2500); // Cấu hình đối tượng servo với chân số Serial.begin(9600); // Khởi động Serial baudrate 9600 Serial.println("Da khoi dong xong"); lcd.init(); lcd.backlight(); lcd.setCursor(3, 0); lcd.print("Cam Bien Mua"); } void loop() { int value = digitalRead(rainSensor); //Đọc tín hiệu cảm biến mưa if (value == HIGH) { // Cảm biến không mưa Serial.println("Đang không mưa"); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("No rain"); myservo.write(90); // Servo vị trí 90 độ } else { Serial.println("Đang mưa"); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("Raining"); myservo.write(0); // Servo vị trí độ 37 Điện – Điện tử hàng không SMART HOME } delay(1000); } Khi trời không mưa giá trị Logistate hình LCD hiển thị “No rain” Servo vị trí độ Hình 34:Kết chạy bảng mạch trời không mưa Khi trời mưa giá trị Logistate hình LCD hiển thị “raining” Servo vị trí 90 độ 38 Điện – Điện tử hàng không SMART HOME Hình 35:Kết chạy bảng mạch trời mưa 5.3 Ưu, nhược điểm hệ thống • Ưu điểm Các linh kiện dễ tìm mua, bảng mạch dễ dàng lắp ghép chạy thử phần mềm điện tử Mạch cảm biến mưa phát triển thêm hệ thống khác hệ thống tự động thu quần áo vào trời mưa, hệ thống đo lượng mưa • Nhược điểm Các linh kiện chưa có độ bền độ xác cao, dừng lại mơ hình, muốn áp dụng vào thực tế cần linh kiện cơng nghiệp có độ tin cậy cao Hệ thống cửa từ RFID Hệ thống nằm mặt sơ khai, thực giao tiếp module esp với server, muốn áp dụng nhiều thì cần xây dựng thêm giao tiếp esp với module arduino khác, module esp đóng vai trị phụ việc giao tiếp thiết bị nhà thơng minh có mục đích giao tiếp với phía server Đối với phía server, hệ thống hoạt động với người dùng, hệ thống nhà thông minh Phía server phải xây dựng phương thức xác thực hệ thống một, lưu trữ thông tin 39 Điện – Điện tử hàng không SMART HOME hệ thống theo hệ thống sở liệu để dễ dàng tìm kiếm thơng tin Ngồi ra, giống với hệ thống api khác, hệ thống có key kèm riêng với hệ thống gửi request tới server, request phải kèm với key để phân biệt hệ thống Để hồn thiện khả có server chung, nên xây dựng app điện thoại di động, từ sử dụng khả quản lý thiết bị từ xa hay thông báo tới người dùng nhà họ có cố 6.1 Các linh kiện điện tử 6.1.1 Thẻ RFID Thẻ RFID thiết bị cho phép lưu trữ thông tin vật, sản phẩm mà thẻ gắn lên Thẻ gồm chip phần cho phép lưu trữ thơng tin anten cho phép nhận tín hiệu từ đọc truyền đến Tag RFID có hoạt động • Gắn tag: tag đc gắn lên sản phẩm theo nhiều cách • Đọc tag: Tag RFID phải có khả giao tiếp thơng qua sóng radio theo nhiều cách Nhiều tag có nhiều thuộc tính sau: • Ghi lần (Write once): việc tag sản xuất với công việc lưu trữ thông tin cố định Tag ghi lần liệu thiết lập người dùng sau liệu khơng thể thay đổi • Ghi nhiều lần (Write many): kiểu tag ghi liệu nhiều lần Thẻ RFID có nhiều dạng: • Tag hình cúc áo đĩa thơng thường làm PVC, có khả tái sử dụng • Tag RFID có hình dạng thẻ tín dụng hay cịn gọi thẻ thơng minh • Tag dạng nhãn dán có kích thước nhỏ • Tag hộp thủy tinh có khả hoạt động mơi trường ăn mịn chất lỏng Bảng 5: Thơng số kỹ thuật RFID Điện áp 3,3V Dòng điện hoạt động 13-26 (mA) Tần số hoạt động 13.56 MHz 40 Điện – Điện tử hàng khơng Dịng tải tối đa SMART HOME 30mA Khoảng cách hoạt động 0-60mm Cổng giao tiếp SPI, tốc độ max 10Mbit/s Nhiệt độ hoạt động -20 - 80 độ C Độ ẩm hoạt động đến 95% 6.1.2 Bộ đầu đọc reader Dữ liệu chứa chip nhớ (tag/MDS), liệu truyền qua modul bao gồm: module reader module ASM (adapter Module) Trong module reader cho phép trao đổi với chip nhớ thơng qua việc thu phát nhờ có antena Module ASM module trung gian có chức chuyển đổi Đây phận thiếu hệ thống RFID 6.1.3 Các phận khác • Reader antenna thành phần bắt buộc • Mạch điều khiển (Controller) thành phần bắt buộc Tuy nhiên, hầu hết reader có mạch điều khiển gắn liền với chúng • Cảm biến (Sensor): Cơ cấu truyền động đầu từ bảng tín hiệu điện • Máy chủ hệ thống phần mềm: máy chủ nơi thông tin từ thẻ RFID truyền liệu qua hệ thống đọc tập trung lại Hệ thống phần mềm công cụ giúp máy chủ tập trung liệu • Cơ sở hạ tầng truyền thơng tập hợp gồm mạng có dây mạng không dây 6.1.4 Nguyên lý hoạt động Hệ thống RFID hoạt động dựa ngun lý sóng vơ tuyến giám sát thông qua chương trình quản lý máy chủ Thẻ RFID lập trình để chứa thông tin cần thiết vật mà gắn vào Khi thẻ vào vùng phủ sóng đọc, đọc nhận thơng tin từ thẻ truyền đến truyền thơng tin máy chủ để nhân dạng thẻ Máy tính phân tích, xử lý thơng tin thẻ truy xuất liệu thẻ máy chủ 41 Điện – Điện tử hàng không SMART HOME Hình 36: Hệ thống RFID 6.2 Mơ hình hệ thống Bảng 6: Mơ hình hệ thống TT Tên chân Mô tả SDA Chân lựa chọn chip giao tiếp SPI SCK Chân xung chế độ SPI MOSI Master Data Out - Slave In giao tiếp SPI MISO Master Data In - Slave Out giao tiếp SPI IRQ Chân ngắt GND Chân nối đất RST Chân reset module VCC 3,3V 42 Điện – Điện tử hàng không SMART HOME Hình 37: Sơ đồ mạch hệ thống RFID Sơ đồ lắp đặt hệ thống Hình 38: Sơ đồ lắp đặt hệ thống 6.3 Ưu, nhược điểm hệ thống Ưu điểm RFID so với mã vạch Công nghệ mã vạch ứng dụng nhiều sống cơng nghệ RFID Lại có ưu điểm vượt trội mã vạch như: • Kích thước nhớ Các mã vạch chứa lượng liệu vài byte, RFID có khả lưu giữ lên tới 128KB • Khả đọc ghi Một nhược điểm mã vạch sửa đổi thông tin chúng in ra, ngược lại RFID có khả đọc ghi tới nhớ, số lần định dạng thẻ suốt qng đời • Khơng cần đường ngắm Đối với mã vạch cần thiết bị quét mã thiết bị có đường ngắm mã vạch nằm đường ngắm 43 Điện – Điện tử hàng không SMART HOME hoạt động, nhiều thời gian Thiết bị RFID dựa sóng radio có khả lan truyền qua nhiều vật rắn khác nên tránh làm thời gian • Tính bảo mật độ bền tốt Ưu điểm RFID khóa từ so với loại khóa thơng thường • Độ bảo mật cao • Độ bền cao • Thiết kế nhỏ gọn, tiện lợi • Dễ dàng sử dụng Nhược điểm thống RFID • Giá thành triển khai cao, chưa thể áp dụng rộng rãi • Khả kiểm sốt thiết bị cịn hạn chế • Thẻ dễ bị nhiễu sóng mơi trường nước kim loại • Các chuẩn cơng nghệ RFID chưa thống Truyền nhận liệu qua internet 7.1 Giới thiệu chung 7.1.1 Kết nối truyền nhận liệu qua internet Với hệ thống hoạt động tự động, khả kết nối truyền nhận thơng tin qua internet tăng tính tiện lợi, đảm bảo khả quản lý cho người sử dụng Cụ thể nhà thông minh, việc kết nối với internet giúp người dùng dễ dàng quản lý, điều chỉnh thiết bị nằm hệ thống nhà người dùng Ngoài ra, việc quản lý hệ thống khơng cịn nằm giới hạn nhà mà cịn kết nối web, app điện thoại tới hệ thống thơng qua server để nhận thông báo từ hệ thống hay quản lý từ xa, tăng tính tiện dụng cho người sử dụng 7.1.2 Node MCU ESP8266 ESP-12E CH340 Node MCU ESP 8266 module tích hợp với khả kết nối tới mạng wifi thơng qua esp 8266 Module dễ dàng tích hợp với thiết bị, sản phẩm IoT nhờ tính Thơng số MCU ESP 8266: ▪ Điện áp sử dụng : 3.3V ▪ Chuẩn kết nối không dây 802.11 2.4GHz, hỗ trợ bảo mật WPA/WPA2 ▪ Sử dụng vi điều khiển CH340 ▪ Dòng : ~ 70mA, tối đa : 200mA ▪ Hỗ trợ giao tiếp liệu UART/GPIO ▪ Kích thước nhớ : Mbyte 44 Điện – Điện tử hàng không SMART HOME Hình 39:Sơ đồ pin ESP8266 CH340 7.1.3 Server API Server xây dựng dựa tảng NodeJS, vốn sử dụng để thực thi JavaScript mơi trường ngồi trình duyệt NodeJS giúp ta sử dụng để dùng JavaScript để xây dựng backend cho ứng dụng web cho API So với hệ thống từ Apache sử dụng PHP, NodeJS giúp xử lý nhiều hoạt động nặng I/O Do NodeJS phù hợp với công việc xây dựng server cho API, cần tốc độ xử lý I/O lớn không cần nhiều sức mạnh tính tốn 7.2 Cách hoạt động hệ thống 7.2.1 Tổng quan hệ thống Hệ thống xây dựng sau dừng lại việc kết nối module ESP8266 với server trao đổi thông tin module server Server module trao đổi thông tin dạng REST API Hiện ta để thông tin bao gồm độ ẩm, nhiệt độ đến từ module DHT11, trạng thái bật tắt hai đèn LED trạng thái báo động cháy Thông tin trạng thái bật tắt đèn LED thay đổi từ phía server để điều khiển bật tắt hai đèn, cịn thơng tin nhiệt độ, độ ẩm báo cháy nhận phía từ module ESP gửi tới Server { "temperature": 31.4, "humidity": 78, "led1": 1, "led2": 0, "firewarn": } Code REST API nhận từ server 45 Điện – Điện tử hàng không SMART HOME 7.2.2 Code Arduino Đối với code Arduino, ta sử dụng thư viện ESP8266 DHT11, đồng thời sử dụng thư viện tương ứng để xử lý JSON dễ dàng #include #include #include #inlcude #include Code Khai báo thư viện Trong vòng lặp, module chờ 0.5s lần lặp, lần lặp module gửi request tới server chờ request sau xử lí thơng tin nhận từ server Giá trị bật tắt đèn LED set tương ứng với thông tin nhận từ server Sau đó, module lấy liệu từ cảm biến, gửi lại giá trị tới server, so sánh thấy giá trị tương ứng với điều kiện có khả có cháy, thay đổi giá trị biến firewarn thơng tin sau gửi lại server 33 void loop(){ 34 String input = getAPI(), output; 35 DeserializationError error = deserializeJson(doc, input); 36 if(error){ 37 Serial.print(F("deserializeJson() failed: ")); 38 Serial.println(error.f_str()); 39 return; 40 } 41 42 digitalWrite(LED1, HIGH); 43 digitalWrite(LED2, HIGH); 44 45 float humidity = dht.readHumidity(); 46 float temp = dht.readTemperature()l 47 int value = digitalRead(flameSensor); 48 Serial.write("Humidity ");Serial.print(humidity); 49 Serial.write("Temperature ");Serial.print(temp); 50 Serial.println(); 51 52 doc["temperature"] = temp; 53 doc["humidity"] = humidity; 54 if(value == HIGH || temp > 60){ 55 doc["firewarn"] = 1; 56 } else doc["firewarn"] = 0; 57 58 serializeJson(doc, output); 46 Điện – Điện tử hàng không SMART HOME 59 putAPI(output); 60 delay(500); 61 } Code Vòng lặp xử lý ESP8266 Sau code đầy đủ module ESP8266 #include #include #include #inlcude #include const int DHTPIN = 5; const int DHTTYPE = DHT11; DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE); 10 const int LED1 = 2; 11 const int LED2 = 14; 12 const int flameSensor = 4; 13 14 const char* ssid = "WIFINAME"; 15 const char* password = "WIFIPASSWORD"; 16 StaticJsonDocument doc; 17 18 void setup(){ 19 dht.begin(); 20 pinMode(LED1, OUTPUT); 21 pinMode(LED2, OUTPUT); 22 pinMode(flameSensor, INPUT); 23 Serial.begin(115200); 24 25 WiFi.begin(ssid, password); 26 while(WiFi.status() != WL_CONNECTED){ 27 delay(500); 28 Serial.print("."); 29 } 30 Serial.println("WiFi connected"); 31 } 32 33 void loop(){ 34 String input = getAPI(), output; 35 DeserializationError error = deserializeJson(doc, input); 36 if(error){ 37 Serial.print(F("deserializeJson() failed: ")); 47 Điện – Điện tử hàng không SMART HOME 38 Serial.println(error.f_str()); 39 return; 40 } 41 42 digitalWrite(LED1, HIGH); 43 digitalWrite(LED2, HIGH); 44 45 float humidity = dht.readHumidity(); 46 float temp = dht.readTemperature()l 47 int value = digitalRead(flameSensor); 48 Serial.write("Humidity ");Serial.print(humidity); 49 Serial.write("Temperature ");Serial.print(temp); 50 Serial.println(); 51 52 doc["temperature"] = temp; 53 doc["humidity"] = humidity; 54 if(value == HIGH || temp > 60){ 55 doc["firewarn"] = 1; 56 } else doc["firewarn"] = 0; 57 58 serializeJson(doc, output); 59 putAPI(output); 60 delay(500); 61 } 62 63 void putAPI(String payload){ 64 HTTPClient http; 65 http.begin("http://apiaddress/data"); 66 http.addHeader("Content-Type", "application/json"); 67 68 int httpCode = http.PUT(payload); 69 http.end(); 70 } 71 72 String getAPI(){ 73 HTTPClient http; 74 String payload; 75 76 http.begin("http://apiadress/data"); 77 int httpCode = http.GET(); 78 if(httpCode > 0){ 79 payloadd = http.getString(); 80 Serial.println(payload); 48 Điện – Điện tử hàng không SMART HOME 81 } 82 http.end(); 83 return payload; 84 } Code Code đầy đủ cho module ESP8266 7.2.3 Server Side Do ứng dụng hạn chế, tương đối nhỏ, cấu trúc folder file server đơn giản Serverside | package.json | server.js | utils.js | + -controllers | \ -apiController.js + -data | \ -database.json \ -node_modules File server.js file chương trình, bắt đầu server xử lý request tới từ module arduino, điều hướng request tùy theo method kèm theo request 85 const http = require('http') 86 const {getDatabase, updateDatabase} = require('./controllers/apiContr oller') 87 const server = http.createServer((req, res) =>{ 88 if(req.url === '/api/data' && req.method === 'GET'){ 89 getDatabase(req, res); 90 } elseif(req.url === '/api/data' && req.method === 'PUT'){ 91 updateDatabase(req, res); 92 } else { 93 res.writeHead(404, { 'Content-Type': 'application/json'}) 94 res.end(JSON.stringify({message: 'Route Not Found'})) 95 } 96 }) 97 const PORT = 81 98 server.listen(PORT,()=> console.log(`Server running on port ${PORT }`)) Code File server.js File apiController.js trực tiếp xử lý, điều hướng lấy liệu cập nhật liệu vào database thông qua hàm file utils.js 49 Điện – Điện tử hàng không SMART HOME 99 const { writeDataToFile } = require(' /utils.js') 100 const { getPostBody} = require(' /utils.js') 101 var database = require(' /data/database.json') 102 103 async function getDatabase(req, res){ 104 try{ 105 res.writeHead(200, {'Content-Type': 'application/json'}) 106 res.end(JSON.stringify(database)) 107 } catch(console.error();) 108 } 109 110 async function updateDatabase(req, res){ 111 try { 112 const body = await getPostBody(req) 113 var data = JSON.parse(body) 114 writeDataToFile('./data/database.json', data) 115 return res.end("Updated database") 116 } catch(console.error();) 117 } 118 119 module.exports = { 120 getDatabase, 121 updateDatabase 122 } Code File apiController.js File utils.js chứa hàm dùng để ghi liệu file data hàm dùng để lấy liệu từ request mà module Arduino gửi tới server 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 const fs = require('fs') function writeDataToFile(filename, content){ fs.writeFileSync(filename, JSON.stringify(content), 'utf8', (console.error();)) } function getPostData(req) { return new Promise((resolve, reject) => { try { let body = '' req.on('data', (chunk) => { body += chunk.toString() }) req.on('end', () => {resolve(body) }) } catch (error) {reject(err)} 50 Điện – Điện tử hàng không 138 139 140 141 142 143 144 SMART HOME }) } module.exports = { writeDataToFile, getPostData } Code File utils.js 7.3 Đánh giá hệ thống hướng phát triển Hệ thống nằm mặt sơ khai, thực giao tiếp module esp với server, muốn áp dụng nhiều thì cần xây dựng thêm giao tiếp esp với module arduino khác, module esp đóng vai trò phụ việc giao tiếp thiết bị nhà thơng minh có mục đích giao tiếp với phía server Đối với phía server, hệ thống hoạt động với người dùng, hệ thống nhà thơng minh Phía server phải xây dựng phương thức xác thực hệ thống một, lưu trữ thông tin hệ thống theo hệ thống sở liệu để dễ dàng tìm kiếm thơng tin Ngồi ra, giống với hệ thống api khác, hệ thống có key kèm riêng với hệ thống gửi request tới server, request phải kèm với key để phân biệt hệ thống Để hồn thiện khả có server chung, nên xây dựng app điện thoại di động, từ sử dụng khả quản lý thiết bị từ xa hay thông báo tới người dùng nhà họ có cố Kết luận Bằng việc sử dụng arduino linh kiện phổ thơng đơn giản, xây dựng tạo nên hệ thống thông minh tự động tạo nên môi trường sinh thái cho hệ thống thông qua việc giao tiếp internet Trong tương lai chúng em cố gắng hoàn thiện, khắc phục nhược điểm phát triển mơ hình Chúng em xin cảm ơn thầy hướng dẫn chúng em! 51 .. .Điện – Điện tử hàng không SMART HOME BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG TRONG NHÀ THÔNG MINH Giảng viên... thông qua bảng điện tử đặt nhà, ứng dụng điện thoại di động, máy tính bảng giao diện web Nhờ ứng dụng công nghệ hồng ngoại, điện thoại thông minh, IoT, công nghệ đám mây? ?Nhà thơng minh tự động... module nhỏ nhà thông minh với mong muốn phát triển thành ngơi nhà thơng minh đầy đủ tiện nghi đại phù phép biến nhà truyền thống thành nhà thông minh Hệ thống cảnh báo cháy 2.1 Các linh kiện điện tử