(Đồ án tốt nghiệp) thiết kế thi và thi công hộp thông minh smart cube

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT MÁY TÍNH THIẾT KẾ THI VÀ THI CÔNG HỘP THÔNG MINH SMART CUBE GVHD:PHAN THANH TOẢN SVTH : NGUYỄN TRIỆU CANG MSSV: 13119178 SVTH:NGUYỄN PHÚ SĨ MSSV: 13119127 SVTH: BÙI XUÂN CHINH MSSV: 13119057 SKL005117 Tp Hồ Chí Minh, tháng 01/2018 Trang|i CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc *** NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Triệu Cang Họ tên sinh viên: Nguyễn Phú Sĩ Họ tên sinh viên: Bùi Xuân Chinh Ngành: Cơng Nghệ Kỹ Thuật Máy Tính MSSV: 13119178 MSSV: 13119127 MSSV: 13119057 Lớp: 13119CL2 Giảng viên hướng dẫn: ThS Phan Thanh Toản ĐT: 0868980041 Ngày nhận đề tài: Ngày nộp đề tài: Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỘP THÔNG MINH – SMART CUBE Các số liệu, tài liệu ban đầu: Nội dung thực đề tài: Mục tiêu đề tài xử lý liệu thu từ trạm cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11, cảm biến khói, khí gas MQ2 v.v Dữ liệu truyền qua mạng Internet đến sở liệu lưu trữ HOST đẩy lên Web Service “www.smartcube.ga” để theo dõi quản lý theo thời gian thực Sản phẩm: Mơ hình trạm cảm biến, hộp điều khiển trung tâm, webservice, robot xe, ứng dụng Android GV HƯỚNG DẪN T r a n g | ii CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN MSSV: 13119178 MSSV: 13119127 MSSV: 13119057 Lớp: 13119CL2 Họ tên sinh viên: Nguyễn Triệu Cang Họ tên sinh viên: Nguyễn Phú Sĩ Họ tên sinh viên: Bùi Xuân Chinh Ngành: Cơng Nghệ Kỹ Thuật Máy Tính Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỘP THÔNG MINH – SMART CUBE Họ tên giáo viên hướng dẫn: ThS Phan Thanh Toản NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm: ……………… (Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày…tháng…năm 20 Giáo viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) T r a n g | iii CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên sinh viên: Nguyễn Triệu Cang Họ tên sinh viên: Nguyễn Phú Sĩ Họ tên sinh viên: Bùi Xuân Chinh Ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Máy Tính MSSV: 13119178 MSSV: 13119127 MSSV: 13119057 Lớp: 13119CL2 Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỘP THÔNG MINH – SMART CUBE Họ tên giáo viên phản biện: NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm: ……………… (Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày…tháng…năm 20… Giáo viên phản biện (Ký & ghi rõ họ tên) T r a n g | iv LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, nhóm thực đề tài xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ giáo viên hướng dẫn Ths Phan Thanh Toản Với sự hướng dẫn giúp đỡ thầy, nhóm thực đề tài hoàn thành đồ án tốt nghiệp “Thiết kế thi công hộp thông minh – Smart Cube” Trong q trình thực hiện, nhóm thực đề tài nhận sự giúp đỡ nhiệt tình tâm huyết Thầy Với góp ý hướng dẫn giúp nhóm thực đề tài ngày hồn thiện chương trình khóa luận Nhóm thực đề tài xin chân thành cảm ơn Thầy hướng dẫn trình thực đề tài Bên cạnh đó, nhóm thực đề tài chân thành cảm ơn thầy, cô Khoa Điện – Điện tử khoa Đào tạo chất lượng cao, thầy trường giảng dạy Chính thầy cô cung cấp cho kiến thức tảng chun mơn để nhóm hồn thành đề tài cách tốt Tuy nhiên, kiến thức chun mơn cịn hạn chế thân chưa có nhiều kinh nghiệm nên nội dung đề tài khơng thể tránh khỏi sai sót Vì vậy, nhóm thực đề tài mong nhận sự thơng cảm, lời góp ý bảo tận tình q thầy, với bạn sinh viên ngành để đề tài hoàn thiện Nhóm thực đề tài xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực Trang|v MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP .i PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ii PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN .iii LỜI CẢM ƠN iv PHẦN CAM KẾT viii DANH MỤC HÌNH ẢNH ix DANH MỤC BẢNG xii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT xiii TÓM TẮT xiv ASTRACT xv Chương TỔNG QUAN 1.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU .2 1.3 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI 1.4 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 1.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .3 1.6 NỘI DUNG ĐỀ TÀI Chương 2.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT INTERNET OF THINGS 2.1.1 Giới thiệu 2.1.2 Mơ hình hệ thống IoTs 2.2 VI ĐIỀU KHIỂN 2.2.1 Kit STM32F4 Discovery .6 2.2.2 Kit Arduino Nano 11 2.3 MẠCH ESP8266 V1 12 2.3.1 Giới thiệu chung 12 2.3.2 Tập lệnh AT 13 2.4 MẠCH GMS GPRS GPS A7 14 Trang 2.4.1Giới thi 2.4.2Thơng s 2.5 MÀN HÌNH 2.5.1Giới thi 2.5.2Thơng s 2.6 ỨNG DỤNG 2.6.1Tổng qu 2.6.2Đặc điể 2.7 PHƯƠNG PH 2.8 THIẾT BỊ PH 2.8.1Cảm biế 2.8.2Cảm biế Chương THIẾT 3.1 ĐẶT VẤN Đ 3.2 MƠ HÌNH H 3.3 THIẾT KẾ PH 3.3.1Sơ đồ kh 3.3.2Trạm 3.3.3Trạm 3.3.4Khối điề 3.3.5Khối lư 3.3.6Robot x 3.3.7Thiết kế 3.4 THIẾT KẾ PH 3.4.1Chức nă 3.4.2Lưu đồ Chương PHƯƠN 4.1 MẠCH THI CÔ 4.2 KẾT QUẢ HỆ T Chương 5.1 KẾT LU KẾT LU T r a n g | vii 5.2 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI 62 5.3 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 PHỤ LỤC A 65 PHỤ LỤC B 71 T r a n g | viii PHẦN CAM KẾT Nhóm thực đề tài xin cam kết nội dung đồ án tốt nghiệp nhóm thực kiến thức học thực lực thân sự giúp đỡ từ Thầy hướng dẫn Mọi tài liệu, giáo trình tham khảo sự cho phép tác giả cơng bố rõ ràng Nhóm thực đề tài xin chịu hoàn toàn trách nhiệm trước nhà trường khoa Tp Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 07 năm 2017 (Ký tên ghi rõ họ tên) T r a n g | ix DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Mơ hình ngơi nhà thơng minh Hình 2.1 Mơ hình IoTs Hình 2.2 Kiến trúc STM32 nhánh Performance Access Hình 2.3 Kit STM32F407VG Discovery 10 Hình 2.4 Kit Ardruino Nano 11 Hình 2.5 Mạch ESP8266 12 Hình 2.6 Mạch GMS GPRS GPS A7 14 Hình 2.7 GLCD 3.2-inch TFT - ILI9325 15 Hình 2.8 Mơ hình giao tiếp với webservice 18 Hình 2.9 Internet kết nối ngành nhiều lĩnh vực 19 Hình 2.10 Khung liệu truyền UART 20 Hình 2.11 Module cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11 .21 Hình 2.12 Module cảm biến khí gas MQ2 22 Hình 3.1 Mơ hình minh họa hệ thống thơng minh qua mạng internet 26 Hình 3.2 Sơ đồ khối tổng quát toàn hệ thống Smart Cube 28 Hình 3.3 Sơ đồ khối điều khiển trung tâm 30 Hình 3.4 Sơ đồ nối chân khối xử lý trung tâm 32 Hình 3.5 Sơ đồ nối chân khối giao tiếp 33 Hình 3.6 Sơ đồ nối chân khối cảm biến 34 Hình 3.7 Sơ đồ nối chân khối điều khiển hiểu thị 35 Hình 3.8 Sơ đồ nối dây khối cảnh báo 36 Hình 3.9 Sơ đồ nối chân khối nguồn 36 Hình 3.10 Sơ đồ khối trạm cảm biến A, B 37 Hình 3.11 Sơ đồ kết nối khối Arduino Nano 39 Hình 3.12 Sơ đồ kết nối khối cảm biến 39 Hình 3.13 Sơ đồ kết nối Rơ-le kênh 40 Hình 3.14 Sơ đồ kết nối LCD 16x2 theo chuẩn I2C 40 Hình 3.15 Sơ đồ kết nối khối nút nhấn 41 Hình 3.16 Hình minh họa chế độ hiển thị chức ứng dụng .42 Hình 3.17 Mơ trang www.smartcube.ga 43 Đồ án tốt nghiệp T r a n g | 68 Quay lại giao diện hình cảm ứng GLCD 3.2” cấu hình điều khiển thơng qua Kit STM32F407 Discovery Giao diện hiển thị hình thiết kế hệ thống phầm mềm EmWin gồm có emWinGui, phần mềm chuyển hình ảnh, phần mềm giảm chất lượng ảnh.v.v Giao diện thiết kế gồm hình Memu, Setting, Info Trong hình Menu thơng tin trạm 1, trạm mặc định hiển thị đầu tiên, chuyển qua hình trạm nhấn nút xuống để chuyển qua hình điều khiển trạm Tại hình điều khiển thao tác trực tiếp để bật hay đóng thiết bị đèn, động quạt chế độ bảo vệ chống trộm hệ thống Các bước đăng nhập ứng dụng Android Bước 1: Nhập tài khoản: smartcube, mật khẩu: 1234 Hình A.6 Màn hình đăng nhập Android PHỤ LỤC A Đồ án tốt nghiệp Bước 2: Chọn mục chức hình danh mục Hình A.7 Màn hình danh mục ứng dụng Android Bước 3: Hiện thị hình theo danh mục chọn Hình A.8 Màn hình thị trạm A ứng dụng Android PHỤ LỤC A Đồ án tốt nghiệp Bước 4: Đăng nhập để vào hình điều khiển xe IP: 192.168.0.102 Post: 80 Hình A.9 Màn hình đăng nhập điều khiển Robot xe Hình A.10 Màn hình điều khiển Robot xe PHỤ LỤC A Đồ án tốt nghiệp T r a n g | 71 PHỤ LỤC B Phần code tất phần hệ thống: Trạm điều khiển trung tâm - Hàm gửi nhận liệu từ webservice init_USART1(115200); USART_puts(USART1,"AT\r\n"); Delay(3000000L); USART_puts(USART1,"AT+RST\r\n"); Delay(3000000L); USART_puts(USART1,"AT+CGATT=1\r\n"); Delay(3000000L); Delay(3000000L); Delay(3000000L); USART_puts(USART1,AT_CGACT); Delay(3000000L); Delay(3000000L); Delay(3000000L); memset(A7_receive,0,512); q=0; h: USART_puts(USART1,AT_CIPSTART);GUI_Delay(100); Delay(3000000L); GUI_Delay(100); Delay(3000000L); GUI_Delay(100);Delay(3000000L); GUI_Delay(100);Delay(3000000L);GUI_Delay(100);Delay(3000000L);GUI _Delay(100); Delay(3000000L);GUI_Delay(100);Delay(3000000L);GUI_Delay(100); Delay(3000000L);GUI_Delay(100); USART_puts(USART1,AT_CIPSEND); Delay(3000000L); GUI_Delay(100); USART_puts(USART1,GET); PHỤ LỤC B Đồ án tốt nghiệp T r a n g | 72 Delay(3000000L); GUI_Delay(100); Delay(3000000L); GUI_Delay(100); Delay(3000000L); GUI_Delay(100); Delay(3000000L); GUI_Delay(100); Delay(3000000L); Delay(3000000L); Delay(3000000L); Delay(3000000L); Delay(3000000L); Delay(3000000L); Delay(3000000L); Delay(3000000L); temperature[0] = A7_receive[350]; temperature[1] = A7_receive[351]; temperature[2] = '*'; temperature[3] ='C'; humidity[0] = A7_receive[363]; humidity[1] = A7_receive[364]; humidity[2] = '%'; light[0] = A7_receive[378]; light[1] = A7_receive[379]; light[2] = A7_receive[380]; smoke[0] = A7_receive[394]; smoke[1] = A7_receive[395]; smoke[2] = A7_receive[396]; sw1[0] = A7_receive[408]; sw2[0] = A7_receive[420]; if( A7_receive[343] != 't'){ memset(A7_receive,0,512); q=0; goto h; } memset(A7_receive,0,512); q=0; - Xử lý chuỗi Nema trả kích hoạt định vị GPS for (g = ; g - Hàm nhập liệu vào database PHỤ LỤC B Đồ án tốt nghiệp T r a n g | 78 SMOKE/GAS LIGHT function get_smoke_element() { $.post("ajax/smoke/get_smoke.php", function (data) { document.getElementById("smokeSpan").innerText = data }); } setInterval(get_smoke_element, 5000); function get_light_element() { $.post("ajax/light/get_light.php", function (data) { document.getElementById("lightSpan").innerText = data PHỤ LỤC B Đồ án tốt nghiệp }); } setInterval(get_light_element, 5000); function formatDate(date) { var day = date.getDate(); var monthIndex = date.getMonth(); var year = date.getFullYear(); return day + '/' + (monthIndex + 1) + '/' + year; } Trạm cảm biến A, B #include "DHT.h" #include #include LiquidCrystal_I2C lcd(0x3f,16,2); #define led #define sound 10 boolean val=1; boolean ledStatus=0; const int DHTPIN = 15; const int DHTTYPE = DHT11; DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE); void setup() { Serial.begin(9600); lcd.begin(); lcd.backlight(); lcd.setCursor(0,0); lcd.print(" Smart Cube "); PHỤ LỤC B T r a n g | 79 Đồ án tốt nghiệp lcd.setCursor(0,1); lcd.print("Final Project "); delay(5000); lcd.clear(); dht.begin(); pinMode(5, INPUT_PULLUP); pinMode(6, OUTPUT); pinMode(sound,INPUT); pinMode(led,OUTPUT); } void loop() { float h = dht.readHumidity(); float t = dht.readTemperature(); Serial.print("Nhiet do: "); Serial.println(t); Serial.print("Do am: "); Serial.println(h); int smoke = analogRead(A0); int light = analogRead(A2); int lightAfter = map(light, 0, 1050, 0, 100); Serial.print("Lua : "); int sensorVal = digitalRead(5); Serial.println(sensorVal); if (sensorVal == HIGH) { digitalWrite(6, LOW); } else { digitalWrite(6, HIGH); }; PHỤ LỤC B T r a n g | 80 Đồ án tốt nghiệp Serial.print("Khoi : "); Serial.println(smoke); Serial.print("Anh sang : "); Serial.println(lightAfter); val=digitalRead(sound); if(val==0) ledStatus = 1; digitalWrite(led,ledStatus); Serial.print("Am : "); Serial.println(val); ////////////////////////////////////////////////////// LCD lcd.setCursor(3,0); lcd.print("ND "); lcd.print(t); lcd.setCursor(0,1); lcd.print("Final Project "); Serial.println(); delay(1000); } PHỤ LỤC B T r a n g | 81 ... thực đề tài chọn đề tài ? ?THI? ??T KẾ VÀ THI CÔNG HỘP THÔNG MINH – SMART CUBE ” 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Trong đề tài nghiên cứu về: Thi? ??t kế hệ thống điều khiển thi? ??t bị nhà thông qua trạm cảm biến... Toản Với sự hướng dẫn giúp đỡ thầy, nhóm thực đề tài hoàn thành đồ án tốt nghiệp ? ?Thi? ??t kế thi công hộp thông minh – Smart Cube? ?? Trong q trình thực hiện, nhóm thực đề tài nhận sự giúp đỡ nhiệt... 2.8 THI? ??T BỊ PH 2.8.1Cảm biế 2.8.2Cảm biế Chương THI? ??T 3.1 ĐẶT VẤN Đ 3.2 MƠ HÌNH H 3.3 THI? ??T KẾ PH 3.3.1Sơ đồ kh 3.3.2Trạm 3.3.3Trạm 3.3.4Khối điề 3.3.5Khối lư 3.3.6Robot x 3.3. 7Thi? ??t kế 3.4 THI? ??T