Đồ án Điều khiển thiết bị điện qua wifi trên điện thoại android (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Điều khiển thiết bị điện qua wifi trên điện thoại android (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN QUA WIFI TRÊN ĐIỆN THOẠI ANDROID GVHD: ThS. NGUYỄN VĂN HIỆP SVTH: TRẦN HOÀNG HÀ MSSV: 10901005 S K L 0 0 4 1 6 5 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 2/2016
2. BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ-CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN QUA WIFI TRÊN ĐIỆN THOẠI ANDROID GVHD: ThS. Nguyễn Văn Hiệp SVTH : TRẦN HOÀNG HÀ Lớp : 10901C MSSV : 10901005 Tp. Hồ Chí Minh - 2/2016
3. PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1. Thông tin sinh viên Họ và tên: Trần Hoàng Hà MSSV: 10901005 Tel: 0937031059 Email: 10901005@student.hcmute.edu.vn Họ và tên: Từ Hoàng Anh Tuấn MSSV: 10901024 Tel: 0983903944 Email: 10901024@student.hcmute.edu.vn 2. Thông tin đề tài Tên của đề tài: ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN QUA WIFI TRÊN ĐIỆN THOẠI ANDROID. Mục đích của đề tài: Đồ án tốt nghiệp được thực hiện tại: Bộ môn Điện Tử Viễn Thông, Khoa Điện - Điện Tử, Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh. Thời gian thực hiện: Từ ngày 28/09/2015 đến 22/01/2016 3. Các nhiệm vụ cụ thể của đề tài - Thiết kế và thực hiện board mạch để điều khiển, giám sát thiết bị điện trong nhà có 5 ngõ ra với tổng chịu tải đến 10A-220VAC. - Thiết kế và thực hiện ứng dụng điều khiển, giám sát thiết bị điện chạy trên điện thoại android. - Điều khiển và giám sát thiết bị qua mạng wifi nội bộ. 4. Lời cam đoan của sinh viên Chúng tôi – Trần Hoàng Hà và Từ Hoàng Anh Tuấn cam đoan ĐATN là công trình nghiên cứu của bản thân chúng tôi dưới sự hướng dẫn của thạc sỹ Nguyễn Văn Hiệp. Các kết quả công bố trong ĐATN là trung thực và không sao chép từ bất kỳ công trình nào khác. Tp.HCM, ngày 11 tháng 03 năm 2016 SV thực hiện đồ án Trần Hoàng Hà Từ Hoàng Anh Tuấn
4. Tp.HCM, ngày tháng năm 2016 Xác nhận của Bộ Môn Giáo viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên và học hàm học vị)
5. TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT TPHCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Khoa Điện - Điện Tử Độc lập - Tự do - Hạnh phúc Bộ Môn Điện Tử Công Nghiệp Tp. Hồ Chí Minh, ngày 21 tháng 9 năm 2015 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Trần Hoàng Hà Lớp: 10901C MSSV: 10901005 Họ tên sinh viên 2: Từ Hoàng Anh Tuấn Lớp: 10901C MSSV: 10901024 Tên đề tài: ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN QUA WIFI TRÊN ĐIỆN THOẠI ANDROID. Tuần Ngày Nội dung Xác nhận GVHD 1 28/09-03/10/2015 Tìm hiểu Android Studio, các đối tượng điều khiển 2 05-10/10/2015 Tạo giao diện và viết ứng dụng cơ bản 3 12-17/10/2015 Thiết kế mạch nguồn và board điều khiển 4 19-24/10/2015 Thiết kế mạch nguồn và board điều khiển 5 26-31/10/2015 Làm board mẫu và test các kết nối 6 02-07/11/2015 Làm board mẫu và test các kết nối 7 09-14/11/2015 Giao tiếp module wifi với board mẫu 8 16-21/11/2015 Giao tiếp module wifi với board mẫu 9 23-28/11/2015 Gửi dữ liệu cơ bản giữa Android và board 10 30/11-05/12/2015 Phát triển các chức năng mở rộng 11 07-12/12/2015 Phát triển các chức năng mở rộng 12 14-19/12/2015 Test chức năng và chạy thử 13 21-26/12/2015 Xây dựng bố cục cho báo cáo Đồ án tốt nghiệp 14 28/12/2015- Viết báo cáo Đồ án tốt nghiệp 02/01/2016 15 04-09/01/2016 Đóng gói sản phẩm 16 11-16/01/2016 Hoàn thiện Đồ án GV HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ và tên)
6. LỜI CẢM TẠ Lời đầu tiên chúng em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trường Đaị Hoc̣ Sư Phạm Kỹ Thu ật Thành Phố Hồ Chí Minh đa ̃ daỵ dỗ và taọ điều kiêṇ để chúng em có thể hoàn thành tốt khoá hoc̣ . Xin chân thành cảm ơn Khoa Điện – Điện Tử đã hỗ trợ thiết bị và vật tư giúp chúng em được học và thực tập trong môi trường đầy đủ và tiện nghi nhất. Chúng em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong bộ môn Điện Tử Công Nghiệp đã trang bị cho chúng em kiến thức và giúp đỡ chúng em giải quyết những khó khăn trong quá trình làm đồ án. Đặt biệt chúng em xin chân thành cảm ơn Thầy hướng dẫn, Th.S Nguyễn Văn Hiệp đã tận tình giúp đỡ trong quá trình lựa chọn đề tài và hỗ trợ chúng em trong quá trình thực hiện đồ án. Thầy đa ̃ tâṇ tình giúp đỡ, chỉ ra những thiếu xót và cho những lời khuyên, chia sẻ những kinh nghiêm quý báu giúp chúng em hoàn thành t ốt đồ án tốt nghiêp̣ . Tuy đa ̃ cố gắng nhưng do chúng em còn thi ếu xót về kiến thứ c cũng như kinh nghiêṃ thưc̣ tế n ên đề tài còn haṇ chế . Kính mong nh ận đươc̣ s ự thông cảm và góp ý chân tình của quý thầy cô. Chúng em xin chân thành cảm ơn.
7. TÓM TẮT Trong thời đại ngày nay, với sự bùng nổ của các ngành khoa học kỹ thuật nói chung và công nghệ điện tử nói riêng, việc sử dụng điện thoại thông minh để hỗ trợ các công việc trong cuộc sống hằng ngày là hết sức cần thiết và là nhu cầu của mỗi chúng ta. Để đảm bảo tính an toàn cho các thiết bị điện gia dụng, tiết kiệm chi phí sử dụng, phòng ngừa cháy nổ do chập điện gây ra, chúng ta cần có một cách thức để điều khiển các thiết bị điện từ xa giúp kiểm soát các thiết bị điện trong nhà hoặc các dây chuyền sản xuất, các robot hoạt động trong những môi trường nguy hiểm một cách dễ dàng mà không bị giới hạn về khoảng cách địa lý. Trong những thập niên gần đây, bưu chính viễn thông đã phát triển mạnh mẽ, đặc biệt là mạng lưới Internet không dây ngày càng trở nên phổ biến với tốc độ truy cập được nâng cao và chi phí hợp lý, điển hình như việc tập đoàn Facebook phóng vệ tinh nhân tạo phát wifi miễn phí cho người dân ở châu Phi, thì việc sử dụng mạng không dây để kết nối và điều khiển càng trở nên dễ dàng và tiện lợi hơn. Android là một hệ điều hành dựa trên nền tảng Linux được thiết kế dành cho các thiết bị di động có màn hình cảm ứng như điện thoại thông minh và máy tính bảng, được các hãng điện tử nổi tiếng thế giới như Samsung, Sony, Motorola, LG sử dụng trên các dòng sản phẩm của mình. Do là nền tảng điện thoại thông minh phổ biến nhất thế giới và có mã nguồn mở nên việc lập trình và viết ứng dụng trên Android để mở rộng các chức năng của thiết bị trở nên dễ dàng và hiệu quả. Từ những lí do và điều kiện kể trên cùng với những kiến thức nền tảng về điện tử cơ bản, vi xử lý, vi điều khiển, ngôn ngữ lập trình, mạch điện nhóm chúng em đã áp dụng để xây dựng đề tài đồ án tốt nghiệp: “Điều khiển thiết bị điện qua wifi trên điện thoại Android”.
8. MỤC LỤC DANH SÁCH BẢNG i DANH SÁCH HÌNH ii CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN 2 1.1 Tổng Quan Về Lĩnh Vực Nghiên Cứu 2 1.2 Mục Đích Của Đề Tài 2 1.3 Nhiệm Vụ Và Giới Hạn Của Đề Tài 2 1.3.1 Nhiệm Vụ 2 1.3.2 Giới Hạn 3 1.4 Phƣơng Pháp Nghiên Cứu 3 1.5 Tóm Tắt Đề Tài 3 CHƢƠNG 2. THIẾT KẾ HỆ THỐNG 5 2.1. BÀI TOÁN THIẾT KẾ 5 2.2. THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 5 2.2.1 SƠ ĐỒ KHỐI PHẦN CỨNG 5 2.2.2 THIẾT KẾ CHI TIẾT PHẦN CỨNG 7 2.2.3 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 12 2.3 THIẾT KẾ PHẦN MỀM TRÊN ĐIỆN THOẠI ANDROID 14 2.3.1 LẬP TRÌNH MẠNG TRONG ANDROID 14 2.3.2 GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN TRÊN ANDROID 16 2.4 THIẾT KẾ PHẦN MỀM VI ĐIỀU KHIỂN 19 2.4.1 LƢU ĐỒ CHƢƠNG TRÌNH 19 2.4.2 GIẢI THÍCH CHƢƠNG TRÌNH CON 21 2.5. TẠO BẢNG TÍNH GOOGLE 26 CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ THI CÔNG 30 3.1. KẾT QUẢ 30 3.1.1 ỨNG DỤNG ĐIỆN THOẠI ANDROID 30 3.1.2 MẠCH ĐIỀU KHIỂN 32 3.1.3 MẠCH THỰC TẾ 36
9. 3.2 ĐÁNH GIÁ 37 3.2.1 THỬ NGHIỆM ỨNG DỤNG TRÊN ANDROID 37 3.2.2. BỘ THIẾT BỊ 38 CHƢƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 39 4.1 KẾT LUẬN 39 4.2 HƢỚNG PHÁT TRIỂN 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 PHỤ LỤC 41
10. DANH SÁCH BẢNG BẢNG TRANG Bảng 2.1: Dòng tiêu thụ tối đa của toàn hệ thống 10 i
11. DANH SÁCH HÌNH HÌNH TRANG Hình 2.1: Sơ đồ khối hệ thống 6 Hình 2.2: Vi điều khiển PIC18F4550 8 Hình 2.3: Mặt trên module ESP8266 8 Hình 2.4: Mặt dƣới module ESP8266 9 Hình 2.5: MOC3020 10 Hình 2.6: TRIAC BTA12 10 Hình 2.7: Sơ đồ khối nguồn 11 Hình 2.8: Module nguồn 11 Hình 2.9: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển 12 Hình 2.10: Sơ đồ nguyên lý khối điều khiển tải 13 Hình 2.11: Phác thảo giao diển trên điện thoại Android 17 Hình 2.12: Lƣu đồ giải thuật 18 Hình 2.13: Lƣu đồ chƣơng trình Vi điều khiển 20 Hình 2.14: Trang Google drive 27 Hình 2.15: Trang Google biểu mẫu 27 Hình 2.16: Trang Google biểu mẫu đã đƣợc định dạng 28 Hình 2.17: Thuộc tính của trang Google biểu mẫu 29 Hình 3.1: Giao diện bắt đầu 30 Hình 3.2: Giao diện kết nối 31 Hình 3.3: Giao diện App android 32 Hình 3.4: SĐK bố trí linh kiện trên board 32 Hình 3.5: Sơ đồ mạch in mặt dƣới 33 ii
12. Hình 3.6: Sơ đồ bố trí linh kiện trên board 34 Hình 3.7: Sơ đồ bố trí linh kiện mạch in mặt dƣới 35 Hình 3.8: Mạch điều khiển và module ESP8266 36 Hình 3.9: Mặt trƣớc thiết bị 36 Hình 3.10: Phần cứng hoàn chỉnh 37 iii
13. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN QUA WIFI TRÊN ĐIỆN THOẠI ANDROID Chƣơng 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng Quan Về Lĩnh Vực Nghiên Cứu Trong thời đại ngày nay, với sự bùng nổ của các ngành khoa học kỹ thuật nói chung và công nghệ điện tử nói riêng, việc sử dụng điện thoại thông minh để hỗ trợ các công việc trong cuộc sống hằng ngày là hết sức cần thiết và là nhu cầu của mỗi chúng ta. Trong những thập niên gần đây, bƣu chính viễn thông đã phát triển mạnh mẽ, đặc biệt là mạng lƣới Internet không dây ngày càng trở nên phổ biến với tốc độ truy cập đƣợc nâng cao và chi phí hợp lý, điển hình nhƣ việc tập đoàn Facebook phóng vệ tinh nhân tạo phát wifi miễn phí cho ngƣời dân ở châu Phi, thì việc sử dụng mạng không dây để kết nối và điều khiển càng trở nên dễ dàng và tiện lợi hơn. Android là một hệ điều hành dựa trên nền tảng Linux đƣợc thiết kế dành cho các thiết bị di động có màn hình cảm ứng nhƣ điện thoại thông minh và máy tính bảng, đƣợc các hãng điện tử nổi tiếng thế giới nhƣ Samsung, Sony, Motorola, LG, sử dụng trên các dòng sản phẩm của mình. Do là nền tảng điện thoại thông minh phổ biến nhất thế giới và có mã nguồn mở nên việc lập trình và viết ứng dụng trên Android để mở rộng các chức năng của thiết bị trở nên dễ dàng và hiệu quả. 1.2 Mục Đích Của Đề Tài - Thiết kế và thực hiện board mạch để điều khiển, giám sát thiết bị điện trong nhà có 5 ngõ ra với tổng chịu tải đến 10A-220VAC - Thiết kế và thực hiện ứng dụng điều khiển, giám sát thiết bị điện chạy trên điện thoại android. - Điều khiển và giám sát thiết bị qua mạng wifi nội bộ. 1.3 Nhiệm Vụ Và Giới Hạn Của Đề Tài 1.3.1 Nhiệm Vụ - Tìm hiểu các đối tƣợng điều khiển trong Android Studio. - Tạo giao diện và viết ứng dụng cơ bản. - Thiết kế mạch nguồn và board điều khiển. - Làm board mẫu và test các kết nối. - Giao tiếp module wifi với board mẫu. - Gửi dữ liệu cơ bản giữa Android và board. - Phát triển các chức năng mở rộng. TRẦN HOÀNG HÀ 2
14. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN QUA WIFI TRÊN ĐIỆN THOẠI ANDROID - Test các chức năng và chạy thử. - Xây dựng bố cục cho báo cáo đồ án tốt nghiệp. - Viết báo cáo đồ án tốt nghiệp. - Đóng gói sản phẩm. - Hoàn thiện đồ án. - Báo cáo đề tài tốt nghiệp. 1.3.2 Giới Hạn Trong khuôn khổ của đề tài chúng em xin giới hạn đề tài nhƣ sau: - Board mạch sử dụng vi điều khiển Pic họ 18F. - Điều khiển thiết bị điện trong nhà qua mạng wifi nội bộ. - Ứng dụng có thể điều khiển bật tắt và theo dõi hoạt động của thiết bị. 1.4 Phƣơng Pháp Nghiên Cứu Do thời gian thực hiện đồ án ngắn, cũng nhƣ kinh nghiệm nghiên cứu khoa học chƣa nhiều vì thế nhóm thực hiện đề tài sử dụng các phƣơng pháp chủ yếu sau: - Phƣơng pháp phân tích tổng hợp lý thuyết: Giai đoạn đầu của quá trình thực hiện đồ án là tìm kiếm và phân chia tài liệu tham khảo theo từng nội dung riêng để dễ dàng tìm hiểu. Nhờ sự trợ giúp từ giáo viên hƣớng dẫn, sách tham khảo và giáo trình trong thƣ viện, nguồn tài liệu số tìm đƣợc trên mạng thông qua các diễn đàn điện tử. - Phƣơng pháp thực nghiệm khoa học: Cùng với việc tìm kiếm, đọc hiểu tài liệu là ứng dụng các lý thuyết để thực hiện đề tài nhƣ: vẽ sơ đồ nguyên lý, lập trình và chạy mô phỏng trên phần mềm chuyên dụng. Các phƣơng pháp trên đã đƣợc học trong các môn thực tập trên trƣờng và quá trình tự tìm hiểu và tích luỹ kinh nghiệm của nhóm. 1.5 Tóm Tắt Đề Tài Nhƣ vậy, với các yêu cầu về nhiệm vụ và mục tiêu đề ra, đồ án đƣợc xây dựng bao gồm các chƣơng sau: Chƣơng 1: Tổng Quan - chƣơng này trình bày khái quát về lĩnh vực nghiên cứu, tình hình nghiên cứu, tầm quan trọng và mục đích nghiên cứu để ngƣời ngƣời thực hiện đề tài đặt ra mục tiêu. TRẦN HOÀNG HÀ 3
15. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN QUA WIFI TRÊN ĐIỆN THOẠI ANDROID Chƣơng 2: Thiết kế hệ thống - chƣơng này sẽ trình bày quá trình thiết kế, xây dựng phần cứng của đồ án nhƣ: sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lý, mạch in, mạch thi công , thiết kế, xây dựng phần mềm của đồ án nhƣ: giao diện điều khiển trên máy tính, lƣu đồ, giải thuật chƣơng trình Chƣơng 3: Kết quả thi công - trình bày những kết quả đạt đƣợc sau quá trình thực hiện đồ án, so sánh với mục tiêu đặt ra. Chƣơng 4: Kết luận và hƣớng phát triển - trình bày những yêu cầu đạt đƣợc và hƣớng phát triển của đề tài trong tƣơng lai. TRẦN HOÀNG HÀ 4
16. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN QUA WIFI TRÊN ĐIỆN THOẠI ANDROID Chƣơng 2: THIẾ T KẾ HỆ THỐNG 2.1. BÀI TOÁN THIẾT KẾ Để đảm bảo tính an toàn cho các thiết bị điện gia dụng, tiết kiệm chi phí sử dụng, phòng ngừa cháy nổ do chập điện gây ra, chúng ta cần có một cách thức để điều khiển các thiết bị điện từ xa giúp kiểm soát các thiết bị điện trong nhà hoặc các dây chuyền sản xuất, các robot hoạt động trong những môi trƣờng nguy hiểm một cách dễ dàng mà không bị giới hạn về khoảng cách địa lý. Từ các lý do trên, nhóm đặt ra một số yêu cầu để thực hiện nhƣ sau: - Thiết kế và thực hiện board mạch để điều khiển, giám sát thiết bị điện trong nhà có 5 ngõ ra với tổng chịu tải đến 10A-220VAC - Thiết kế và lập trình ứng dụng điều khiển, giám sát thiết bị điện chạy trên điện thoại Android. - Điều khiển và giám sát thiết bị qua mạng wifi. 2.2. THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 2.2.1 SƠ ĐỒ KHỐI PHẦN CỨNG TRẦN HOÀNG HÀ 5
17. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN QUA WIFI TRÊN ĐIỆN THOẠI ANDROID GOOGLE SPREADSHEET ỨNG DỤNG MODULE NGUỒN ANDROID WIFI VI ĐIỀU KHIỂN ĐIỀU KHIỂN TẢI Hình 2.1: Sơ đồ khối của hê ̣thống. Chƣ́ c Năng Tƣ̀ ng Khối: Khối Module wifi: ứng dụng trên điện thoại Android gửi tín hiệu điều khiển đến module wifi, khối này nhận tín hiệu và đƣa vào khối vi điều khiển để xử lý và gửi dữ liệu điều khiển cho ứng dụng trên Android để theo dõi. Khối còn có chức năng gửi dữ liệu điều khiển lên google spreadsheets để giám sát. TRẦN HOÀNG HÀ 6
18. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN QUA WIFI TRÊN ĐIỆN THOẠI ANDROID Khối google spreadsheet: Dữ liệu điều khiển cũng nhƣ thời gian bật tắt sẽ đƣợc gửi lên google spreadsheets để tổng hợp và lƣu trữ, phục vụ cho việc giám sát và theo dõi hệ thống. Khối vi điều khiển: khởi động khối wifi, xử lý dữ liệu điều khiển từ khối module wifi, gửi dữ liệu điều khiển và theo dõi qua mạng internet lên google spreadsheet và điều khiển đóng ngắt tải Khối điều khiển tải: chỉ thị tải đang đƣợc điều khiển, gồm có led kèm nút nhấn để báo hiệu và điều khiển tay, dùng opto MOC3020 để cách ly điện xoay chiều và một chiều. Khối nguồn: cung cấp nguồn cần thiết để toàn hệ thống làm việc ổn định và chính xác. Cung cấp nguồn cho các khối khác, với 2 mức nguồn DC là 5V và 3V3 tùy điện áp sử dụng đầu vào của từng khối. 2.2.2 THIẾT KẾ CHI TIẾT PHẦN CỨNG 2.2.2.1 VI ĐIỀU KHIỂN Chức năng chính của vi điều khiển là: - Khởi động và nhận dữ liệu từ module wifi qua cổng UART. Vi điều khiển sẽ xử lý dữ liệu rồi sử dụng tập lệnh AT gửi lệnh điều khiển cho module wifi để gửi vào điện thoại hoặc vào google spreadsheets. - Điều khiển tải và led hiển thị để báo hiệu hoạt động. - Theo dõi và giám sát hoạt động trên tải và gửi các hoạt động này lên google spreadsheets. PIC18F4550 là vi điều khiển 8-bits đa chức năng. Nó có 32KB bộ nhớ chƣơng trình, 2KB bộ nhớ SRAM và 256 byte bộ nhớ EEPROM để lƣu trữ dữ liệu khi mất điện. PIC18F4550 có 35 I/O, 2 Timer 8 bit, 2 Timer 16 bit, Interupt và có dải điện áp hoạt động trong khoảng 1.8-5.5V. Nó còn hỗ trợ cổng giao tiếp nối tiếp UART cho phép truyền nhận dữ liệu giữa vi điều khiển và thiết bị ngoại vi. Có thể truyền nhận với nhiều tốc độ baud khác nhau nhƣ: 4800bps, 9600bps Trong đề tài này vi điều khiển truyền nhận dữ liệu với module wifi đƣợc thiết lập tốc độ baud 9600bps. Với giá thành rẻ và dễ tìm kiếm, PIC 18F4550 đáp ứng nhu cầu của ứng dụng mà nhóm đặt ra vì vậy nhóm chọn PI18F4550 làm vi điều khiển để sử dụng. TRẦN HOÀNG HÀ 7
19. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN QUA WIFI TRÊN ĐIỆN THOẠI ANDROID Hình 2.2: Vi điều khiển PIC18F4550 2.2.2.2 MODULE WIFI Module ESP8266 là module truyền nhận WiFi đơn giản dựa trên chip ESP8266 SoC của hãng Espressif và đƣa sẵn ra các chân kết nối. Module có 8 chân gồm: chân nguồn 3.3 V, chân RESET, chân GND, chân CH_PD, 2 chân giao tiếp UART là TX và RX, chân IO0 và IO2. Với giá thành rẻ và khả năng hoạt động ổn định, có thể kết nối với mạng wifi có sẵn hoặc tự tạo ra mạng wifi riêng lên đến 5 kết nối, module wifi ESP8266 rất phù hợp cho ứng dụng Internet of Things (IoT). Vì vậy nhóm sử dụng module ESP8266 để truyền nhận dữ liệu không dây. Hình 2.3: Mặt trên module ESP8266 TRẦN HOÀNG HÀ 8
20. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN QUA WIFI TRÊN ĐIỆN THOẠI ANDROID Hình 2.4: Mặt dƣới module ESP8266 Để module hoạt động và giao tiếp với PIC ta cấp nguồn 3.3 V vào chân nguồn của module và nối GND chung với mass của PIC. Chân RESET kết nối với một chân ngõ ra của PIC, để khởi động, tắt hoặc reset module ESP8266. Chân TX và RX của module kết nối lần lƣợt với chân RX và TX của pic (chân C6 và C7). 2.2.2.3 KHỐI ĐIỀU KHIỂN TẢI  MOC3020 Là Triac điều khiển cách ly quang học, chứa diode phát quang hồng ngoại và một tia sáng kích hoạt bán dẫn chuyển đổi song song có chức năng nhƣ một Triac. Dùng để điều khiển một triac khác điều khiển điện trở, cuộn cảm trong mạch 240VAC. Tác dụng của MOC3020 là để cách ly thành phần điện xoay chiều và một chiều trong mạch. Hình 2.5: MOC3020 TRẦN HOÀNG HÀ 9
21. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN QUA WIFI TRÊN ĐIỆN THOẠI ANDROID  TRIAC BTA12 Là một linh kiện bán dẫn có ba cực năm lớp, làm việc nhƣ 2 Thyristor mắc song song ngƣợc chiều, có thể dẫn điện theo hai chiều. Mạch sử dụng triac BTA12 để điều khiển các tải xoay chiều 220V yêu cầu dòng cung cấp lên đến 10A. Do đó sử dụng BTA12 là phù hợp vì có thể chịu dòng đến 12A. Hình 2.6: triac BTA12 2.2.2.4 KHỐI NGUỒN Trong mạch khối nguồn cung cấp điện áp có giá trị 5V dòng đến 1A nên ta chọn module nguồn dùng IC TNY255 vì IC này nếu có Vin = 2.5 V ÷ 26 V thì Vout = 5 V có thể chỉnh đƣợc qua diode Zener và Iload lên đến 2A, công suất tối đa 10W. Điện áp ra của mạch có thể sử dụng trực tiếp cho vi điều khiển vì đã có khâu lọc phụ, lọc gai điện áp của nguồn flyback, sau đó tinh chỉnh qua biến trở để giảm điện áp từ 5 V xuống điện áp 3.3V cho module ESP8266 dùng IC LM317 có thể chịu dòng đến 1.5A. Bảng 2.1: Dòng tiêu thụ lớn nhất của toàn hệ thống Module Dòng tiêu thụ Mạch điều khiển 215mA Module wifi ESP8266 250mA LED và OPTO 125mA Tổng 590mA TRẦN HOÀNG HÀ 10