Điều khiển và giám sát mô hình nhà thông minh dùng kit entel galileo

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT MƠ HÌNH NHÀ THÔNG MINH DÙNG KIT INTEL GALILEO GVHD: TS VŨ QUANG HUY SVTH: TRƯƠNG TRỌNG CHI MSSV: 11911002 SVTH: LÊ VĂN THANH MSSV: 11911023 SKL004281 Tp Hồ Chí Minh, tháng 1/2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH  BỘ MƠN CƠ ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: “ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT MƠ HÌNH NHÀ THƠNG MINH DÙNG KIT INTEL GALILEO” Giảng viên hướng dẫn: TS VŨ QUANG HUY Sinh viên thực hiện: MSSV: Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Khố: Tp Hồ Chí Minh, tháng tháng 01/2016 TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Độc lập - Tự – Hạnh phúc Bộ môn Cơ điện tử NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hƣớng dẫn: TS Vũ Quang Huy Sinh viên thực hiện: Trƣơng Trọng Chi MSSV: 11911002 Lê Văn Thanh MSSV:11911023 Tên đề tài: Điều khiển giám sát mơ hình nhà thơng minh dùng kit Intel Galileo Các số liệu, tài liệu ban đầu: Tài liệu Intel Galileo thầy Huy cung cấp Nội dung đồ án: Đề tài kết hợp ứng dụng kit Galileo, webserver, công nghệ IoT vào phát triển hệ thống điều khiển giám sát nhà thông minh Các sản phẩm dự kiến Mơ hình nhà thông minh Hệ thống điều khiển giám sát mô hình nhà thơng minh Ngày giao đồ án: 07/09/2015 Ngày nộp đồ án: 08/01/2016 TRƢỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên)  Đƣợc phép bảo vệ ………………………………………… (GVHD ký, ghi rõ họ tên) i LỜI CAM KẾT - Tên đề tài:Điều khiển giám sát mơ hình nhà thơng minh sử dụng kít Intel Galileo - GVHD: TS Vũ Quang Huy - Họ tên sinh viên: Trƣơng Trọng Chi - MSSV:11911002 Lớp:119110 - Địa sinh viên: phƣờng Linh Xuân, Q.Thủ Đức, TP HCM - Số điện thoại liên lạc: 01688553112 - Email: truongtrongchi@gmail.com - Họ tên sinh viên: Lê Văn Thanh - MSSV:11911023 Lớp:119110 - Địa sinh viên: 12/2 đƣờng số 5, khu phố 5, phƣờng Linh Chiểu, Q Thủ Đức - Số điện thoại liên lạc: 01695620059 - Email: thanhsieuspkt@gmail.com - Ngày nộp khoá luận tốt nghiệp (ĐATN): 08/01/2016 - Lời cam kết: “Tôi xin cam đoan khố luận tốt nghiệp (ĐATN) cơng trình tơi nghiên cứu thực Tơi không chép từ viết cơng bố mà khơng trích dẫn nguồn gốc Nếu có vi phạm nào, tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm” Tp Hồ Chí Minh, ngày 07 tháng 01 năm 2016 Ký tên ii LỜI CÁM ƠN Lời chúng em xin đƣợc gửi lời cảm ơn tới thầy TS Vũ Quang Huy, thầy tận tình giúp đỡ bảo cho chúng em suốt thời gian làm khóa luận vừa qua Chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo khoa Cơ khí chế tạo máy – Trƣờng Đại học sƣ phạm kỹ thuật TP Hồ Chí Minh Các thầy ln nhiệt tình dạy dỗ tạo điều kiện cho chúng em học tập nghiên cứu suốt năm học đại học Chúng xin gửi lời cảm ơn đến bạn sinh viên tập thể lớp 119110 cho tơi ý kiến đóng góp giá trị thực đề tài Cuối chúng tơi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, ngƣời bên động viên tạo điều kiện cho chúng tơi thực tốt khóa luận Mặc dù cố gắng nỗ lực nhiều, song đồ án chắn khơng thể tránh khỏi thiếu sót Kính mong nhận đƣợc thơng cảm dẫn tận tình q thầy Chúng em xin chân thành cảm ơn TP HCM, ngày 05 tháng 01 năm 2016 Nhóm sinh viên thực iii TĨM TẮT ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT MƠ HÌNH NHÀ THƠNG MINH DÙNG KIT INTEL GALILEO Vài năm trở lại đây, giới dần tiến vào kỷ nguyên Internet of Things (IoT), kết nối vật qua Internet, nhà thông minh trở thành xu hƣớng công nghệ tất yếu, tiêu chuẩn nhà đại, Việt Nam khơng nằm ngồi xu hƣớng Trong đó, Intel Galileo board mạch nhúng đƣợc phát triển tập đồn Intel có nhiều ứng dụng sống, đặc biệt công nghệ IOT ứng dụng cho nhà thơng minh.Vì vậy, luận văn này, kit Intel Galileo đƣợc áp dụng cho việc nhúng IOT vào nhà thông minh Với nghiên cứu này, kit Intel Galileo hoạt động nhƣ điều khiển trung tâm để kết nối thiết bị hệ thống điện tử nhà thông minh ngƣời sử dụng thông qua thiết bị điện tử thông minh nhƣ điện thoại thơng minh, máy tính bảng máy tính cho phép ngƣời dùng truy cập vào máy chủ web để giám sát điều khiển thiết bị nhà thông minh Kết thực nghiệm cho thấy hoạt động hệ thống đƣợc thiết kế ổn định xác Tóm tắt chƣơng đề tài: Chƣơng 1: Giới thiệu Chƣơng 2: Tổng quan nghiên cứu đề tài Chƣơng 3: Cơ sở lý thuyết Chƣơng 4: Phƣơng hƣớng giải pháp thực thi đề tài điều khiển giám sát nhà thơng minh sử dụng kít Intel Galileo Chƣơng 5: Đề xuất cơng nghệ, tính tốn thiết kế Chƣơng 6: Thực nghiệm đánh giá iv ABSTRACT A few years ago, when the world is gradually moving into the Internet of Things era (IoT), connected everything over the Internet, “Smart home” become an inevitable trend of technology, as one of the standard of modern housing, and Vietnam is no exception to this trend Meanwhile, Intel Galileo is anembedded system board developing by Intel corporationfor many applications of lives, especially in applied IoT technology to Smart home Therefore, in this thesis, the Intel Galileo kitwill be applied for embedding the IoT into Smart home.With this research, the Intel Galileo kit acts as a central controller to connect between the electronicdevices or systems in Smart homes and users through smart electronic devices such as smart phones, tabletor computersthat allow users to access web serversto control and supervise devices in Smart home The experiment results indicated that the operation of the designed system is stable and accurate v MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI CAM KẾT LỜI CÁM ƠN TÓM TẮT ĐỒ ÁN ABSTRACT MỤC LỤC DANH SÁCH BẢNG BIỂU DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 1.3 Mục tiêu nghiên cứu 1.4 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 1.4.1 Đối tƣợng nghiên cứu: 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu: 1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu 1.5.1 Cơ sở phƣơng pháp luậ 1.5.2 Các phƣơng pháp nghiê 1.6 Kết cấu đồ án tốt nghiệp CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 2.1 Tổng quan boar mạch Intel Galileo 2.1.1 Định nghĩa: 2.1.2 Phần cứng mạch: 2.1.3 Cấu tạo board mạch: 2.1.4 Nguồn điện Galileo 2.1.5 Các ứng dụng board vi 2.2 Tổng quan nhà thông minh 2.2.1 Định nghĩa nhà thông minh 2.2.2 Chức nhà thông m 2.2.3 Các ƣu điểm nhà thông 2.1.6 Các cơng trình tiêu biểu: 2.3 Tổng quan Internet of thing CHƢƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3.1 Cơ sở lý thuyết board mạch Intel Galileo 3.1.1 Các cổng nhập xuất 3.1.2 Các kết nối đƣợc hỗ trợ 3.1.3 Các thông số khuyến cáo trê 3.1.4 Giao tiếp 3.1.5 Lập trình 3.1.6 So sánh Intel Galileo v 3.2 Cơ sở lý thuyết nhà thông minh 3.3 Các hệ thống nhà thông minh 3.3.1 Hệ thống cổng tự động: 3.3.2 Hệ thống chiếu sáng: 3.3.3 Hệ thống chống trộm cảm b 3.3.4 Hệ thống rèm mành: 3.3.5 Hệ thống môi trƣờng 3.3.6 Kịch ngữ cảnh thông m 3.3.7 Transistor C1815 3.4 Cơ sở lập trình CHƢƠNG 4: PHƢƠNG HƢỚNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP VỀ THỰC THI ĐỀ TÀI ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT NHÀ THÔNG MINH SỬ DỤNG KIT INTEL GALILEO 4.1 Yêu cầu đề tài: 4.2 Phƣơng hƣớng giải pháp thực 4.2.1 Phƣơng án 1: vii 4.2.2 Phƣơng án 2: 4.2.3 Lựa chọn phƣơng án: 4.2.4 Trình tự cơng việc tiến hành CHƢƠNG 5: ĐỀ XUẤT CƠNG NGHỆ, TÍNH TỐN THIẾT KẾ 5.1 Đề xuất công nghệ: 5.2 Tính tốn thiết kế: 5.2.1 Tính tốn thiết kế mơ hình nh 5.2.2 Thiết kế hệ thống điều khiển 5.2.3 Sơ đồ kết nối board mạc 5.2.5 Mơ hình kết nối thực tế 5.2.6 Lƣu đồ thuật toán CHƢƠNG 6: THỰC NGHIỆM – ĐÁNH GIÁ 6.1 Các bƣớc chuẩn bị 6.2 Điều khiển hệ thống KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC viii  Phòng khách client.println(""); client.println("P.KHACH"); client.println(""); client.println(DPKHACH); client.println(""); client.println("");  Phòng ngủ client.println(""); client.println("P.NGU"); client.println(""); client.println(DPNGU); client.println(""); client.println("");  Nhà bếp client.println(""); client.println("NHA BEP"); client.println(""); client.println(DNHABEP); client.println(""); client.println("");  Toilet client.println(""); client.println("TOILET"); 71 client.println(""); client.println(DTOILET); client.println(""); client.println("");  CONTROL ALL client.println(""); client.println("OFF/ALL"); client.println(""); client.println(DALL); client.println(""); client.println(""); client.println(""); ///////////////KET THUC TAO BANG DIEU KHIEN DEN  Bảng điều khiển động client.println(""); client.println(""); client.println(" MO"); client.println(" DONG "); client.println(" TRANG THAI "); client.println("");  Cửa client.println(""); client.println("CUA CHINH"); client.println(""); client.println(TT1); 72 client.println(""); client.println("");  Cửa sổ client.println(""); client.println("CUA SO"); client.println(""); client.println(TT2); client.println(""); client.println("");  Quạt client.println(""); client.println("QUAT"); client.println(""); client.println(TT3); client.println(""); client.println("");  Tạo bảng chọn chế độ client.println(""); client.println(""); client.println(" CHE DO"); client.println("VE NHA0)//kiem tra mo cua { 74 TT1=" MO "; myservo.write(180); } if(readString.indexOf("?CUA_OFF") >0)//kiem tra dong cua { myservo.write(0); TT1=" DONG"; digitalWrite(6,LOW); Serial.println("Led Off"); } if(readString.indexOf("?CUA_SO_ON")>0 )//kiem tra mo cua { TT2=" MO "; myservocuaso.write(180); } if(readString.indexOf("?CUA_SO_OFF")>0 )//kiem tra mo cua { TT2=" DONG"; myservocuaso.write(0); } if(readString.indexOf("?QUAT_ON")>0 )//kiem tra mo cua { TT3=" MO "; digitalWrite(10,HIGH); } 75 if(readString.indexOf("?QUAT_OFF")>0 )//kiem tra mo cua { TT3=" DONG "; digitalWrite(10,LOW); } if(readString.indexOf("?DEN_NGU_ON") >0)//checks for on { digitalWrite(5, HIGH); giatriQuangtro =255; DPNGU="ON"; Serial.println("Led On"); } if(readString.indexOf("?DEN_NGU_OFF") >0)//checks for on { digitalWrite(5, LOW); DPNGU="OFF"; Serial.println("Led OFF"); } /*if(giatriQuangtro >20)//checks for on { analogWrite(5, giatriQuangtro); DPNGU="ON"; Serial.println("Led On"); }*/ if(readString.indexOf("?DEN_KHACH_ON") >0)//checks for on { digitalWrite(8, HIGH); digitalWrite(12, HIGH); 76 DPKHACH="ON"; Serial.println("Led On"); } if(readString.indexOf("?DEN_KHACH_OFF") >0)//checks for on { digitalWrite(8, LOW); digitalWrite(12, LOW); DPKHACH="OFF"; Serial.println("Led OFF"); } if(readString.indexOf("?DEN_BEP_ON") >0)//checks for on { digitalWrite(4, HIGH); DNHABEP="ON"; Serial.println("Led On"); } if(readString.indexOf("?DEN_BEP_OFF") >0)//checks for on { digitalWrite(4, LOW); DNHABEP="OFF"; Serial.println("Led OFF"); } if(readString.indexOf("?DEN_TOILET_ON") >0)//checks for on { digitalWrite(7, HIGH); DTOILET="ON"; 77 Serial.println("Led On"); } if(readString.indexOf("?DEN_TOILET_OFF") >0)//checks for on { digitalWrite(7, LOW); DTOILET="OFF"; Serial.println("Led OFF"); } if(readString.indexOf("?ALL_ON") >0)//checks for on { digitalWrite(4,HIGH); digitalWrite(5,HIGH); digitalWrite(6,HIGH); digitalWrite(7,HIGH); digitalWrite(8,HIGH); digitalWrite(12,HIGH); DALL="ON"; DPKHACH="ON"; DPNGU="ON"; DNHABEP="ON"; DTOILET="ON"; Serial.println("Led ON"); } if(readString.indexOf("?ALL_OFF") >0)//checks for on { digitalWrite(4,LOW); digitalWrite(5,LOW); digitalWrite(6,LOW); 78 digitalWrite(7,LOW); digitalWrite(8,LOW); digitalWrite(12,LOW); DALL="OFF"; DPKHACH="OFF"; DPNGU="OFF"; DNHABEP="OFF"; DTOILET="OFF"; Serial.println("Led OFF"); } if(readString.indexOf("?RA_NGOAI_ON") >0)//checks for on { digitalWrite(4,LOW); digitalWrite(5,LOW); digitalWrite(6,LOW); digitalWrite(7,LOW); digitalWrite(8,LOW); digitalWrite(10,LOW); digitalWrite(12,LOW); myservo.write(0); waring=""; if (digitalRead(11)>0) { waring="WARING : CO NGUOI DOT NHAP NHA BAN"; digitalWrite(8,HIGH); digitalWrite(12,HIGH); digitalWrite(4,HIGH); digitalWrite(5,HIGH); 79 digitalWrite(6,HIGH); digitalWrite(7,HIGH); delay(1000); digitalWrite(8,LOW); digitalWrite(12,LOW); digitalWrite(4,LOW); digitalWrite(5,LOW); digitalWrite(6,LOW); digitalWrite(7,LOW); delay(1000); } myservocuaso.write(0); TT1="DONG"; TT2="DONG"; TT3="DONG"; DALL="OFF"; DPKHACH="OFF"; DPNGU="OFF"; DNHABEP="OFF"; DTOILET="OFF"; Serial.println("Led OFF"); } if(readString.indexOf("?VE_NHA_ON") >0)//checks for on { if(giatriQuangtro>=200) { digitalWrite(8,HIGH); digitalWrite(12,HIGH); 80 //digitalWrite(4,HIGH); //digitalWrite(5,HIGH); //digitalWrite(6,HIGH); //digitalWrite(7,HIGH); myservocuaso.write(180); } digitalWrite(10,HIGH); if(val>0) { digitalWrite(6,HIGH); myservo.write(180); } else { digitalWrite(6,LOW); myservo.write(0); } TT1="DONG"; TT2="MO"; TT3="MO"; DALL="OFF"; DPKHACH="OFF"; DPNGU="OFF"; DNHABEP="OFF"; DTOILET="OFF"; Serial.println("Led OFF"); } if(readString.indexOf("?DI_NGU_ON") >0)//checks for on 81 { digitalWrite(8,LOW); digitalWrite(12,LOW); digitalWrite(4,LOW); digitalWrite(5,LOW); digitalWrite(6,LOW); digitalWrite(7,LOW); if(temp>=35) { analogWrite(10,temp+50); TT3="MO"; } else{digitalWrite(10,LOW); } myservo.write(0); myservocuaso.write(0); //HE THONG AN NHINH waring=""; if (digitalRead(11)>0) { waring="WARING : CO NGUOI DOT NHAP NHA BAN"; digitalWrite(8,HIGH); digitalWrite(12,HIGH); digitalWrite(4,HIGH); digitalWrite(5,HIGH); digitalWrite(6,HIGH); digitalWrite(7,HIGH); delay(1000); digitalWrite(8,LOW); digitalWrite(12,LOW); 82 digitalWrite(4,LOW); digitalWrite(5,LOW); digitalWrite(6,LOW); digitalWrite(7,LOW); delay(1000); } TT1="DONG"; TT2="DONG"; TT3="DONG"; DALL="OFF"; DPKHACH="OFF"; DPNGU="OFF"; DNHABEP="OFF"; DTOILET="OFF"; Serial.println("Led OFF"); } //clearing string for next read readString=""; } if (c == '\n') { / you're starting a new line currentLineIsBlank = true; } else if (c != '\r') { / you've gotten a character on the current line currentLineIsBlank = false; } } } 83 / give the web browser time to receive the data delay(1); / close the connection: client.stop(); Serial.println("client disonnected"); } } 84 ... webserver, công nghệ IoT vào phát triển hệ thống điều khiển giám sát nhà thông minh Các sản phẩm dự kiến Mơ hình nhà thông minh Hệ thống điều khiển giám sát mô hình nhà thơng minh Ngày giao đồ án:... Intel Galileo, nhà thông minh 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu: Ứng dụng board mạch Intel Galileo vào việc điều khiển giám sát mơ hình nhà thơng minh Để thực thi hệ thống điều khiển giám sát nhà thông minh. .. Intel Galileo 12 Hình 2.4 Kit Intel Galileo dùng điều khiển quạt 12 Hình 2.5 Kit Intel Galileo dùng điều khiển Robot 13 Hình 2.6 Nhà thơng minh 14 Hình