TRONG PHỊNG THƠNG MINH 3.1. Phân tắch yêu cầu bài toán
Với tiêu chắ của luận v n là ỘNghiên c u tương tác người máy phát tri n cho ă ứ ể phịng thơng minhỢ, trong luận văn này em bước đầu nghiên cứu các giao thức tương tác đã và đang có trên thế giới hiện nay. Sau đó lựa chọn giao thức tương tác là truyền tin trên đường dây tả đ ệi i n để thực hiện giao tiếp giữa người và máy. Trước tiên kịch b n c a chương trình ả ủ được trình bày gi ng nh ph n trên. Ti p ố ư ở ầ ế theo là phần lựa chọn các thiết b ph n c ng và thi t k giao di n ph n m m cho ị ầ ứ ế ế ệ ầ ề chương trình. Việc lựa chọn thiết bị ph n c ng thì em lựa chọầ ứ n các s n ph m X-10 ả ẩ vì là sẵn có. Chương trình giao diện trên máy tắnh em sử ụ d ng ngơn ngữ ậ l p trình Qt để viết giao diện do công cụ Qt hỗ trợ ấ r t lớn cho việc thiết kế đồ h a. ọ
3.2. Triển khai thiết kế ệ h thống ph n c ng ầ ứ
3.2.1. Giao thức X10
X-10 thành phần sử dụng đường ng n i dây hi n có đểố ố ệ giao ti p (s dụng ế ử tắn hiệu X-10 ). Bạn có thể xây dựng một hệ thống hồn chỉnh bằng cách sử dụng 3 loại khác nhau của các thành phần của hệ thống X-10.
Modules: các thành phần này s nh n ẽ ậ được tắn hi u X-10 và s chuyển ệ ẽ đổi hay làm mờ đ èn i hay trang bị ắđ g n liền.
Controllers: các thành phần này s truy n tắn hi u X-10 và do ó s ki m ẽ ề ệ đ ẽ ể sốt các modules.
Transmitters: các thành phần khơng dây t xa. Các tắn hi u c a các thành ừ ệ ủ phần sẽ được nhận bởi 1 bộ đ ề i u khiển với chức năng thu phát (TM13 hoặc bàn giao tiếp của hệ thống an ning X-10).
Addresses: Bạn có thể chọn tối đa 256 địa chỉ bằng cách đặt hai hệ thống mã
xoay trên các mô-đun. Hai hệ thống mã là cách chia địa chỉ vào một mã House (A... P) và mã một đơn vị (1 ... 16). Trên b i u khi n mã house c ng là l a ch n. Khi ộ đ ề ể ũ ự ọ mô-đun và bộ đ ề i u khiển được đặt vào mã house họ sẽ cùng mã.
Hệ thống X-10 có chứa các lệnh chuẩn hóa theo đó nhi u mơ- un cài đặt vào ề đ mã house cùng sẽ ả ờ tr l i đồng th i . ờ
Signal range (Phạm vi tắn hiệu): Trong số nh ng thành ph n không dây c a ữ ầ ủ X-10, chương trình sử dụng tắn hi u vô tuy n (433 MHZ). Vắ d là b cảệ ế ụ ộ m bi n ế không dây và từ xa. Phạm vi của các tắn hiệu vô tuyến phụ thuộc vào:
Số lượng các bức t ng và sàn nhà các tắn hiệườ u s ph i i qua và các v t li u ẽ ả đ ậ ệ được sử ụ d ng trong các b c tường và sàn nhà. ứ
Truyền không dây khác sử dụng tần số cùng sẽ ả nh hưởng nhiều. Cần để ý để can thiệp
Méo bởi các lĩnh vực phát thanh từ vi xử lý của: Máy tắnh và thi t b vệ tinh. ế ị Khi bạn di chuyển s n phả ẩm X-10 từ loại thiết bị, ph m vi có th ạ ể được c i thi n ả ệ đáng k . ể
Số người giữa truyền và nhận.
Interference (nhiễu): Khi các thiế ịt b khác ang sử ụđ d ng cùng tần số để giao tiếp, phạm vi của những sản phẩm này sẽ giảm đáng kể do có nh ng bi n d ng c a ữ ế ạ ủ các tắn hiệu được sử dụng. Tìm th y danh sách c a các thi t b dưới đấ ủ ế ị ây được bi t ế đến sẽ có nh hưởng quan tr ng trên ph m vi c a X-10: ả ọ ạ ủ
Tai nghe không dây Dây loa
Baby phone không dây
Khi đang sử dụng X-10, b n s nh n được nhi u k t qu tốạ ẽ ậ ề ế ả t nh t khi ngu n ấ ồ tắt. Các sản phẩm được đề cập s có nh hưởng trên ph m vi c a X-10, nh ng s ẽ ả ạ ủ ư ẽ không thể kắch hoạt các hệ thống X-10.
Increasing the range of radio signals (tăng phạm vi của các tắn hiệu vô tuyến): Khi phạm vi t xa c a c m bi n c a b n không ừ ủ ả ế ủ ạ đủ, b n có th th tăng ạ ể ử phạm vi bằng cách làm theo những gợi ý dưới đây:
Đang có bất kỳ thiết bị chuyển mạch trên đó có thể gây nhiễu sóng?
Cố gắng t ng ph m vi b ng cách di chuy n phát ho c nh n (m t vài cm có ă ạ ằ ể ặ ậ ộ thể làm cho một sự khác biệt rất lớn).
Loại bỏ truyền và nhận từ các vật kim lo i lạ ớn. Là các ăng-ten hoàn toàn mở ộ r ng?
Là những pin tươi?
Là thu phát TM13 của X-10 giao diện an toàn đ ềi u khiển nằ ở ộm m t vị trắ địa đ ểi m trung tâm trong c n nhà c a b n. ă ủ ạ
Range of Marmitek X-10 signals over the power line and how to increase the range (Phạm vi của tắn hiệu Marmitek X-10 trên đường dây đ ệi n và làm thế nào để tăng ph m vi): Hạ ệ thống X-10 là dựa trên giao tiếp đường dây đ ện. i Phạm vi của tắn hiệu X-10 là tùy thuộc r t nhi u vào hoàn c nh c a ấ ề ả ủ địa phương. Trung bình cho phạm vi là một chiều dài cáp là 80 mét.
Nếu bạn có khó khăn với phạm vi của tắn hiệu X-10 của bạn, hãy chú ý đến các dữ kiện sau đây:
Nếu thiết bị của bạn có nhiều pha, nó cần kết hợp các pha với nhau để có thể cùng nhận được tắn hiệu X-10. Đối với đ ềi u này bạn có thể sử dụng bộ nối ghép các phần FD10. Trong trường hợp của tòa nhà lớn hoặc khoảng cách lớn, chúng tôi khuyên bạn nên sử ụ d ng một bộ ặ ạ l p l i ho t động thay vì FD10 th động. ạ ụ
Có thể tắn hiệu X-10 bị giảm bớt do các thiết bị và đèn được kết nối với đường dây đ ệi n. Trong tình hu n bình thường cái này có th bỏố ể qua (X-10 ang s đ ử dụng hệ thống kiểm soát được hoạt động để loại bỏ các hiệu ứng). Tuy nhiên có thể có một số thiế ịt b đặc bi t trong nhà c a b n làm giảm bớt phạm vi tắn hiệu X-10 ệ ủ ạ một cách đáng kể. Khi mà phạm vi tắn hiệu nhỏ, để c gắố ng xác định v trắ các thiết ị bị làm giảm phạm vi tắn hiệu đơn giản bằng cách rút các thiết bị ra khỏi dòng đ ện, i và thử nghiệm sự khác biệt trong phạm vi cho h th ng X-10 c a b n. Khi k t lu n ệ ố ủ ạ ế ậ màn hình máy tắnh của bạn làm ảnh hưởng phạm vi tắn hiệu bạn có thể ử ụ s d ng một plug-in FM10 lọc giữa dòng đ ệi n và giám sát này để loại bỏ các hiệ ứu ng ó. đ
Các thiết có thể ả nh hưởng đến là: Màn hình máy tắnh
Máy tắnh với nguồn cung cấp năng lượng n ng nặ ội bộ TV cũ.
Xerox máy Photocopy. Đèn huỳnh quang.
Khắ xả đ èn (đèn tiết kiệm năng lượng)
Một số thi t bế ị ũ (c ) có th gây nh hưởng b ng cách truy n các tắn hi u nhi u ể ả ằ ề ệ ễ trên đường dây đ ệi n. Bởi vì tắn hiệu X-10 được truyền đi trên 120 KHz, chỉ có tiếng ồn trên hay g n t n s này s có nh hưởng trên ph m vi tắn hi u. Khi b n s dụng ầ ầ ố ẽ ả ạ ệ ạ ử một bộ lọc FM10 để kết nối thiết bị này cho dòng đ ện,sẽ lọc được tiếi ng n . ồ
Giao thức X-10 có một số cơ ch để tránh nh ng mô- un được b t hoặc tắt ế ữ đ ậ bằng các nguồn khác mà ko phải là bộ đ ều khiển X-10. Tuy nhiên, có thể tắn hiệu i X-10 bị ả nh hưởng bởi baby phone trong trường hợp sử dụng baby phone liên t c. ụ Khi các loại tắn hiệu có mặt trên đường dây đ ệi n, tắn hiệu X-10 sẽ không thể đ i qua.
Các tắn hiệu X-10 có thể bị ả nh hưởng b i các th gầở ứ n nhà ( vắ d nh máy ụ ư móc nặng). Nếu bạn nghĩ ằ r ng hệ thống của bạn có thể ị ả b nh hưởng bởi các thiết bị không ở trong nhà của bạn, bạn nên cài đặt FD10 Phase Coupler/Filter vào vị trắ thiết bị vào nhà. Các b lọộ c s ch n tắn hi u t i vào ho c i ra khỏi nhà của bạn, ẽ ặ ệ ớ ặ đ nhưng cũng sẽ phù hợp với trở kháng cho đường ống, FD10 sẽ khơng chỉ lọc mà cịn kết nối các đ ạo n.
3.2.2. Bộ đ ề i u khiển CM15
Sản phẩm CM15 chỉ dùng trong nhà và môi trường khơ thống. Đ ệi n áp vào là 9V DC.
Có 2 thiết bị khác nhau mà ta dùng để iđ ều khiển là Controllers và Modules. Một số bóng đèn và các thiế ịt b gia d ng c n ph i c m vào các Modules và sau đó ụ ầ ả ắ cắm vào các ổ cắm trên tường.
Đây là sản phẩm kết nối giữa phầ đ ền i u khi n v i PC qua c ng USB, v i ể ớ ổ ớ phần mềm giao diện ActiveHome Pro. Nó cắm vào đ ệi n áp xoay chiều chuẩ ở ổn cắm tường.
Phần mềm ActiveHome Pro nói cho Interface biết nó phải làm gì, sau đó giao diện gửi tắn hiệu số qua đường dây tả đ ệi i n đã sẵn có trong nhà tới các Modules, phần này sẽ nhận tắn hiệu và thực thi các lệnh đã gửi bởi Interface.
Cách cài đặt phần mềm: Cách cài đặt phần cứng:
Nối cable USB vào Interface và vào máy tắnh. Lắp pin.
Cắm CM15 vào ổ cắm Cài đặt trên máy tắnh
Lần đầu hoạt động thì gọi file Ộ MYHOME.AHXỢ, file này sẽ biểu diễn các hình ảnh về các mẫu LAMP MODULE và Appliance Module.
Thực hiệ đ ền i u khiển các đèn và thiết bị gia dụng sử ụ d ng ActiveHome Pro: Cắm Lamp Module hoặc Appliance Module vào ổ cắm gần đó
Cắm bóng đèn hoặc các thiết bị vào Lamp Module và Appliance Module. Chạy chương trình ActiveHome Pro.
Kắch chuột vào Ộ My Lamp ModuleỢhoặc ỘAppliance ModuleỢ để hiện màn hình đ ềi u khiển. Có thể có trễ 1 hoặc 2 giây.
Ta có thể lên lịch trình tắt mở các Module bằng cách click vào phắm đồng hồ bên tay trái bảng đ ều khiển các module. Ta cũng có thể định nghĩa các Macro tựi động cho các đèn và các thiết b trong nhà. Vi c này r t h u ắch khi chúng ta s ị ệ ấ ữ ử dụng các đèn và thiết bị gia dụng theo một cách quen thuộc riêng của mình.
Các chú ý an toàn:
Thực hiện t t các quy tắố c chung khi s dụng ActiveHome Pro, đọc kỹ các ử hướng dẫn trước khi sử dụng n u khơng có th có nhi u h u qu khơng lườế ể ề ậ ả ng tr c ướ được xảy ra. Vắ d , m t nồụ ộ i cà phê r ng có th được b t lên do i u khi n t xa, n u ỗ ể ậ đ ề ể ừ ế có hiện tượng đó là nồi cà phê sẽ có thể bị hỏng do quá nóng. Ho c các hi n tượng ặ ệ như các thiết bị đ ệ i n làm nóng có th được bậể t lên trong khi qu n áo v n treo phắa ầ ẫ trên chúng, rất dễ gây cháy nhà. Vậy c n h t s c c n th n khi s d ng các thi t bị ựầ ế ứ ẩ ậ ử ụ ế t động.
3.2.3. Lamps Module LM12
Đặt mã số house và mã s đơn v trước modules v i mã số mong muốn. ố ị ớ Cắm đèn vào Module.
Module cắm vào ổ ắ c m trên tường
Bây giờ bạn có th ki m sốt Module c a b n v i b t k i u khi n X-10. ể ể ủ ạ ớ ấ ỳ đ ề ể Chỉ cần bật tắt trên đ ềi u khiển thì đèn sẽ ự t động b t t t. ậ ắ
230/ 50Hz - 40W min. 300W max. Ờ Incandescent lamps only. (chỉ đ èn sợi đốt).
3.2.4. Appliance Module AM12
Đặt mã số house và mã s đơn v trước modules v i mã số mong muốn. ố ị ớ Cắm thiết bị vào Module
Module cắm vào ổ ắ c m trên tường
Bây giờ bạn có th ki m sốt Module c a b n v i b t k i u khi n X-10. ể ể ủ ạ ớ ấ ỳ đ ề ể Chỉ cần bật tắt trên đ ềi u khiển thì đèn sẽ ự t động b t t t. ậ ắ
230V / 50Hz Ờ 16A max. Resistive Ờ 1A max. Inductive( đ ệi n trở -1A max. Cảm ứng).
3.3. Triển khai phần mềm sử ụ d ng phần mềm QT
3.3.1. Giới thiệu về công cụ Qt
Chương trình đ ềi u khiển được lựa chọn viết bằng ngôn ngữ C++, công cụ sử dụng là Qt, công cụ này chạy trên nền là Visual Studio 2008.
Qt là một phần mềm được phát triển bởi côngty Trolltech nhằm mục đắch phát triển các ứng dụng về giao diện và đồ họa trên t t c các n n khác nhau. Qt có ấ ả ề thể dùng cho những người lập trình nhúng, viết những ứng dụng trên đ ệi n thoại, các phần mềm quản lý và dùng để phát triển các hệ đ ề i u hành mã nguồn mở. Qt mạnh mẽ với hàng trăm th vi n (h n 400 l p th vi n khác nhau) được viết trên C++. Qt ư ệ ơ ớ ư ệ viết các ứng dụng với 2 ngôn ngữ là C++ và Java. Khi s dụử ng Qt th t ta có th dễ ậ ể dàng tìm hiểu được cú pháp ngắn gọn và nhiều tài liệu của nó, tắch hợp nó vào Visual Studio, đi kèm với mộ ột b công c h tr bao g m c Designer , Linguist, và ụ ỗ ợ ồ ả QT Creator. Nó tạo ra các ứng dụng Windows một cách dễ dàng, và cũng t ng tươ ự với Mac, Linux, và một số thiết bị nhúng khác. Dưới ây là b ng mô t các công c đ ả ả ụ và các module trong Qt.
Hình vẽ 22. Cơng cụ Qt
Qt có 4 công cụ phát triển chắnh:
Qt designer cung cấp các giao diện GUI và các widget giúp thiết kế nhanh các ứng dụng.
Qt Linguist là tập các công cụ được thiết kế để tố ưi u các ti n trình cơng ế việc.
Qt Assistant Hỗ trợ đầy đủ tài liệu khi bạn làm việc với Qt. qmake Công cụ biên dịch của Qt.
3.3.2. Đánh giá về công cụ Qt
Đ ểi m hay c a Qt là khả năủ ng tách bi t gi a 2 quá trình design user interface ệ ữ (thiết kế giao diện) và các code controller (viết code). Và việc sử dụng file config (file cấu hình).pro và .pri một cách mềm dẻo, khả ă n ng tắch hợp một cách linh động vào các IDE khác cũng như quản lý project mạnh mẽ.
Qt mạnh mẽ ớ v i việc có thể ử s dụng trên a n n t ng. Nó có th sử ụđ ề ả ể d ng trên nhiều hệ đ ề i u hành khác nhau như Windows, Embedded Linux, Mac OS X, Symbian..
Qt cung cấp tất cả các chức năng cần thiết để phát triển các GUI ứng dụng nâng cao trên máy tắnh và các nền nhúng. Qt sử ụ d ng các APIs gốc c a tủ ừng h i u ệ đ ề hành mà nó hỗ trợ, lợi d ng t t c các tài nguyên c a h th ng và ụ ấ ả ủ ệ ố đảm b o r ng ả ằ
nh ng ữ ứng dụng thân thiện với hệ đ ề i u hành mà nó chạy trên đó. Các ứng dụng tiện ắch của Qt:
Xây dựng giao diệ đ ền i u khiển (widgets) với các nút bấm và hộp thoại, có thể xem dưới dạng cây và bảng.
T ự động chọn độ rộng c a h p tho i, font, ngôn ng , và ủ ộ ạ ữ định hướng màn hình, cách bố trắ cơ động.
Hồn thành các giao diện UI tùy ch nh với các stype API và widget phong ỉ phú.
Hỗ trợ cho phần cứng việc tăng tốc đồ họa và đa hiển thị.
Qt có sự thay thế sáng tạo cho việc liên lạc giữa các tắn hiệu, gọi là Ộsignals and slotsỢ, nó thay thế việc gọi cũ và khơng an tồn được sử dụng l i nhi u l n. Qt ạ ề ầ cũng cung cấp các kiểu sự kiện thắch hợp cho việc click chuột bằng tay, nhấn bàn phắm và các kiểu đầu vào khác.
Qt hỗ tr tuyợ ệt vời cho các ứng dụng ã phương tiện và đồ họa 3D. đ
Qt cũng có thể ạ t o ra các cơ ở s dữ ệ li u trên n n độc l p s d ng các cơ ở ữề ậ ử ụ s d liệu chuần. Vắ dụ như SQL Server, My SQLẦ
Và nhiề ứu ng dụng tiện ắch khác.
Cài đặt Qt
Bộ cài Qt bao gồm 2 file .exe đó là: qt-sdk-win-opensource-2010.01.exe qt-win-opensource-4.6.1-vs2008.exe
2 file cài này có thể download tạ đi ây. Tải 2 file trên về máy và chạy lần lượt từng file. Chọn đường dẫn tuỳ chọn, thường để là C:/Qt.
Chạy Qt trên môi trường Visual Studio 2008.