Đồ án Điều khiển và giám sát mô hình nhà thông minh dùng kit Intel Galileo (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Điều khiển và giám sát mô hình nhà thông minh dùng kit Intel Galileo (Phần 1)

1. 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 MÔ 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 S K L 0 0 4 2 8 1 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 1/2016
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH  BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: “ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT MÔ HÌNH NHÀ THÔNG MINH DÙNG KIT INTEL GALILEO” Giảng viên hướng dẫn: TS. VŨ QUANG HUY Sinh viên thực hiện: TRƯƠNG TRỌNG CHI MSSV: 11911002 Sinh viên thực hiện: LÊ VĂN THANH MSSV: 11911023 Lớp: 119110 Khoá: 2011 - 2016 Tp. Hồ Chí Minh, tháng tháng 01/2016
3. TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Độc lập - Tự do – 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 1. Tên đề tài: Điều khiển và giám sát mô hình nhà thông minh dùng kit Intel Galileo 2. Các số liệu, tài liệu ban đầu: Tài liệu về Intel Galileo do thầy Huy cung cấp 3. Nội dung chính của đồ án: Đề tài kết hợp ứng dụng kit Galileo, webserver, công nghệ IoT vào phát triển hệ thống điều khiển và giám sát nhà thông minh. 4. Các sản phẩm dự kiến Mô hình nhà thông minh Hệ thống điều khiển và giám sát mô hình nhà thông minh 5. Ngày giao đồ án: 07/09/2015 6. 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
4. LỜI CAM KẾT - Tên đề tài:Điều khiển và giám sát mô hình nhà thông minh sử dụng kít Intel Galileo - GVHD: TS. Vũ Quang Huy - Họ tên sinh viên: Trƣơng Trọng Chi - MSSV:11911002 Lớp:119110 - Địa chỉ 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 chỉ 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 khoá luận tốt nghiệp (ĐATN) này là công trình do chính tôi nghiên cứu và thực hiện. Tôi không sao chép từ bất kỳ một bài viết nào đã được công bố mà không trích dẫn nguồn gốc. Nếu có bất kỳ một sự vi phạm nào, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm”. Tp. Hồ Chí Minh, ngày 07 tháng 01 năm 2016 Ký tên ii
5. LỜI CÁM ƠN Lời đầu tiên chúng em xin đƣợc gửi lời cảm ơn tới thầy TS. Vũ Quang Huy, thầy đã tận tình giúp đỡ và chỉ bảo cho chúng em trong suốt thời gian làm khóa luận vừa qua. Chúng em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy cô giáo trong khoa Cơ khí chế tạo máy – Trƣờng Đại học sƣ phạm kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh. Các thầy cô đã luôn nhiệt tình dạy dỗ và tạo điều kiện cho chúng em học tập và nghiên cứu trong suốt những năm học đại học. Chúng tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến các bạn sinh viên trong tập thể lớp 119110 đã cho tôi những ý kiến đóng góp giá trị khi thực hiện đề tài này. Cuối cùng chúng tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, những ngƣời luôn ở bên động viên và tạo điều kiện cho chúng tôi thực hiện tốt khóa luận này. Mặc dù đã cố gắng nỗ lực rất nhiều, song đồ án chắc chắn không thể tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong nhận đƣợc sự thông cảm và chỉ dẫn tận tình của quý thầy cô. Chúng em xin chân thành cảm ơn. TP. HCM, ngày 05 tháng 01 năm 2016 Nhóm sinh viên thực hiện iii
6. TÓM TẮT ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT MÔ HÌNH NHÀ THÔNG MINH DÙNG KIT INTEL GALILEO Vài năm trở lại đây, khi thế giới đang dần tiến vào kỷ nguyên Internet of Things (IoT), kết nối mọi vật qua Internet, nhà thông minh trở thành một xu hƣớng công nghệ tất yếu, là tiêu chuẩn của nhà ở hiện đại, và Việt Nam cũng không nằm ngoài xu hƣớng này. Trong khi đó, Intel Galileo là một board mạch nhúng đƣợc phát triển bởi tập đoàn Intel có nhiều ứng dụng trong cuộc sống, đặc biệt là trong công nghệ IOT ứng dụng cho nhà thông minh.Vì vậy, trong luận văn này, kit Intel Galileo sẽ đƣợc áp dụng cho việc nhúng IOT vào nhà thông minh. Với nghiên cứu này, kit Intel Galileo hoạt động nhƣ một bộ điều khiển trung tâm để kết nối giữa các thiết bị hoặc hệ thống điện tử trong ngôi nhà thông minh và ngƣời sử dụng thông qua thiết bị điện tử thông minh nhƣ điện thoại thông minh, máy tính bảng hoặc máy tính cho phép ngƣời dùng truy cập vào máy chủ web để giám sát và điều khiển các thiết bị trong nhà thông minh. Kết quả thực nghiệm cho thấy rằng hoạt động của hệ thống đƣợc thiết kế là ổn định và chính xác. Tóm tắt các chƣơng trong đề tài: Chƣơng 1: Giới thiệu Chƣơng 2: Tổng quan nghiên cứu đề tài Chƣơng 3: Cơ sở lý thuyết Chƣơng 4: Phƣơng hƣớng và các giải pháp về thực thi đề tài điều khiển và giám sát nhà thông minh sử dụng kít Intel Galileo Chƣơng 5: Đề xuất công nghệ, tính toán thiết kế Chƣơng 6: Thực nghiệm đánh giá iv
7. 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
8. MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i LỜI CAM KẾT ii LỜI CÁM ƠN iii TÓM TẮT ĐỒ ÁN iv ABSTRACT v MỤC LỤC vi DANH SÁCH BẢNG BIỂU ix DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ x DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT xii CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU 1 1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1 1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 1 1.3 Mục tiêu nghiên cứu 2 1.4 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu 2 1.4.1 Đối tƣợng nghiên cứu: 2 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu: 2 1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu 3 1.5.1 Cơ sở phƣơng pháp luận 3 1.5.2 Các phƣơng pháp nghiên cứu cụ thể 3 1.6 Kết cấu đồ án tốt nghiệp 4 CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 5 2.1 Tổng quan về boar mạch Intel Galileo 5 2.1.1 Định nghĩa: 5 2.1.2 Phần cứng trên mạch: 6 2.1.3 Cấu tạo board mạch: 8 2.1.4 Nguồn điện của Galileo: 11 2.1.5 Các ứng dụng của board mạch Intel Galileo hiện nay 12 vi
9. 2.2 Tổng quan về nhà thông minh 13 2.2.1 Định nghĩa nhà thông minh 13 2.2.2 Chức năng của nhà thông minh: 14 2.2.3 Các ƣu điểm của nhà thông minh 14 2.1.6 Các công trình tiêu biểu: 16 2.3 Tổng quan về Internet of thing 17 CHƢƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 20 3.1 Cơ sở lý thuyết về board mạch Intel Galileo 20 3.1.1 Các cổng nhập xuất cơ bản 20 3.1.2 Các kết nối đƣợc hỗ trợ 20 3.1.3 Các thông số khuyến cáo trên mạch 23 3.1.4 Giao tiếp 23 3.1.5 Lập trình 24 3.1.6 So sánh giữa Intel Galileo và Raspberry Pi 25 3.2 Cơ sở lý thuyết về nhà thông minh 27 3.3 Các hệ thống của nhà thông minh 27 3.3.1 Hệ thống cổng tự động: 27 3.3.2 Hệ thống chiếu sáng: 29 3.3.3 Hệ thống chống trộm cảm biến 30 3.3.4 Hệ thống rèm mành: 31 3.3.5 Hệ thống môi trƣờng 31 3.3.6 Kịch bản ngữ cảnh thông minh: 33 3.3.7 Transistor C1815 33 3.4 Cơ sở về lập trình 35 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 37 4.1 Yêu cầu đề tài: 37 4.2 Phƣơng hƣớng và giải pháp thực hiện 37 4.2.1 Phƣơng án 1: 37 vii
10. 4.2.2 Phƣơng án 2: 37 4.2.3 Lựa chọn phƣơng án: 38 4.2.4 Trình tự công việc tiến hành 39 CHƢƠNG 5: ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ, TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 40 5.1 Đề xuất công nghệ: 40 5.2 Tính toán thiết kế: 40 5.2.1 Tính toán thiết kế mô hình nhà thông minh: 40 5.2.2 Thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát mô hình nhà thông minh 40 5.2.3 Sơ đồ kết nối giữa board mạch Intel Galileo và các thiết bị 46 5.2.5 Mô hình kết nối thực tế 50 5.2.6 Lƣu đồ thuật toán 51 CHƢƠNG 6: THỰC NGHIỆM – ĐÁNH GIÁ 56 6.1 Các bƣớc chuẩn bị 56 6.2 Điều khiển hệ thống 56 KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 PHỤ LỤC 67 viii
11. DANH SÁCH BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Phần cứng trên mạch 8 Bảng 3.1 Các cổng nhập xuất cơ bản 20 Bảng 3.2 Các kết nối đƣợc hỗ trợ 22 Bảng 3.3 Các thông số khuyến cáo trên mạch 23 Bảng 5.1 Điều khiển hệ thống đèn 43 Bảng 5.2 Điều khiển hệ thống động cơ 43 Bảng 5.3 Điều khiển thông qua ngữ cảnh thông minh 44 Bảng 5.4 Giám sát trạng thái hệ thống đèn 44 Bảng 5.5 Giám sát trạng thái của thệ thống động cơ 44 Bảng 5.6 Giám sát trạng thái của hệ thống cảm biến 45 Bảng 5.7 Bảng kết nối giữa board mạch Intel Galileo và các thiết bị 46 ix
12. DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ Sơ đồ 2.1 Cấu trúc của Galileo 8 Sơ đồ 3.1 Sơ đồ chân của LM35 33 Sơ đồ 3.2 Cấu tạo Transistor 34 Sơ đồ 3.3 Mạch khảo sát hoạt động của Transistor NPN 34 Sơ đồ 5.1 Hệ thống điều khiển và giám sát mô hình nhà thông minh 45 Sơ đồ 5.2 Sơ đồ kết nối hệ thống đèn với board mạch Galileo 47 Sơ đồ 5.3 Sơ đồ khối giao tiếp giữa các thiết bị trong mô hình 48 Sơ đồ 5.4 Sơ đồ mạch điện 49 Hình 2.1 Boar mạch Intel Galileo 5 Hình 2.2 Cấu tạo board mạch Intel Galileo 9 Hình 2.3 Xe lăn thông minh dùng Kit Intel Galileo 12 Hình 2.4 Kit Intel Galileo dùng trong điều khiển quạt 12 Hình 2.5 Kit Intel Galileo dùng trong điều khiển Robot 13 Hình 2.6 Nhà thông minh 14 Hình 2.7 Biệt thự Hoa Phƣợng Vincome Village 16 Hình 2.8 Trung tâm thƣơng mại Chợ Mơ 16 Hình 2.9 Internet of thing 18 Hình 3.1 : Loại micro servo Tower Pro 9g phổ biến 28 Hình 3.2 : Bên trong một micro servo 28 Hình 3.3 Cảm biến ánh sáng quang trở 30 Hình 3.4 Cảm biến chuyển động PIR 31 Hình 3.5 Giao diện phần mềm Aduino 36 Hình 3.6 Web Server 36 Hình 5.1 Mô hình căn hộ chung cƣ 4 phòng trên Autocad 41 Hình 5.2 Mô hình căn hộ chung cƣ 42 Hình 5.3 Mô hình kết nối thực tế 1 50 Hình 5.4 Mô hình kết nối thực tế 2 50 x
13. Hình 5.5 Lƣu đồ thuật toán điều khiển bật tắt đèn 51 Hình 5.6 Lƣu đồ thuật toán điều khiển động cơ 52 Hình 5.7 Lƣu đồ thuật toán điều khiển cảm biến ánh sáng 53 Hình 5.8 Lƣu đồ thuật toán điều khiển cảm biến nhiệt độ LM35 54 Hình 5.9 Lƣu đồ thuật toán điều khiển cảm biến chuyển động PIR 55 Hình 6.1 Giao diện hệ thống điều khiển và giám sát 56 Hình 6.2 Giám sát trạng thái của các thiết bị 57 Hình 6.3 Chế độ ra ngoài 58 Hình 6.4 Chế độ về nhà 59 Hình 6.5 Chế độ về nhà khi trời tối 60 Hình 6.6 Chế độ ngủ khi nhiệt độ lớn hơn 35 độ 61 Hình 6.7 Chế độ ngủ khi nhiệt độ nhỏ hơn 35 độ 62 Hình 6.8 Hệ thống khi có ngƣời đột nhập 63 xi
14. DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT IoT Internet of Things HTML HyperText Markup Language USB Universal Serial Bus LAN Local Area Network WIFI Wireless Fidelity IP Internet Protocol PC Personal Computer SPI Serial Peripheral Interface PCI Peripheral Component Interconnect I2C Inter-Integrated Circuit GPIO General Purpose Input Output PWM Pulse Width Modulation HDMI High-Definition Multimedia Interface VGA Video Graphics Array ADC Analog-to-Digital Converter UART Universal Asynchronous Receiver – Transmitter IDE Integrated Development Environment xii
15. CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết của đề tài Intel Galileo là một board mạch vi điều khiển chuyên dùng cho việc phát triển phần mềm và phần cứng; đóng vai trò là một bộ điều khiển trung tâm, kết nối với các thiết bị điện tử, và kết nối với điện thoại hoặc máy tính bảng có chạy ứng dụng đặc biệt. Có thể nói, board mạch Intel Galileo là một nỗ lực của Intel trong việc đưa nền tảng chip x86 của mình xuống các thiết bị IoT béo bở vốn đang bị các chip ARM thống trị hiện nay. Tuy nhiên, hiện nay board mạch Intel Galileo vẫn chưa được bày bán phổ biến tại Việt Nam, chưa được khai thác hết công dụng mà nó tạo ra, việc sử dụng kit Intel Galileo này cho giải pháp nhà thông minh cũng là một ứng dụng hoàn toàn mới lạ, nếu đề tài này thành công sẽ góp phần phát triển các sản phẩm và khai thác các ứng dụng thông minh, gầy dựng thương hiệu board mạch này trên thị trường. Mặc khác hiện nay nhà thông minh áp dụng ở Việt Nam mới chỉ bắt đầu và chưa có nhiều, các công ty đều là đại diện của nước ngoài, nên việc hiểu biết về nhà thông minh cũng như áp dụng nó như thế nào ở Việt Nam cho hiệu quả, hướng nghiên cứu để phát triển và nội địa hóa, tận dụng lợi thế của Việt Nam là rất cần thiết trong thời điểm hiện nay. Hơn nữa, các nguồn năng lượng và vật liệu ngày càng cạn kiệt dần, do đó nhu cầu ở trong một ngôi nhà thông minh là rất cần thiết nhằm giảm thiểu tiêu hao năng lượng, tận dụng nguồn nguyên vật liệu lợi thế của địa phương. 1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Nhà thông minh mang một ý nghĩa rất lớn cho khoa học, bởi nó đưa ra giải pháp mới cho ngành điện tử, giải pháp truyền dẫn và quản lý tài nguyên trong thiết kế xây dựng. Một giải pháp hoàn toàn khác biệt so với giải pháp truyền thống sử dụng mạng lưới điện 220V hay 110V trên hệ thống toàn hệ thống đường dây điện, làm cho người dùng có thể gặp nguy hiểm, đặc biệt là trẻ nhỏ. Giờ đây mạng lưới điện giao tiếp với với người dùng chỉ còn 24V không thể gây nguy hiểm tính mạng cho con người. Các sản phẩm trong công trình xây dựng không còn là các sản phẩm hoạt động riêng lẻ nữa, mà chúng được phối hợp với nhau tạo thành một hệ thống thống nhất, để đạt hiệu quả sử dụng cao nhất, với chi phí thấp nhất. 1
16. Ngoài ra, nó còn thúc đẩy các công nghệ chế tạo sản phẩm thông minh, các phần mềm quản lý hệ thống với tính thẩm mỹ cao, nhiều tính năng mới, ưu việt hơn, dễ sử dụng hơn, nhưng vẫn tiết kiệm năng lượng, chi phí, ngày càng phát triển. Cuộc sống hiện đại ngày càng tất bật, nhu cầu về việc sử dụng những ứng dụng thông minh ngày càng phổ biến, trong đó có ngôi nhà thông minh. Nhà thông minh là giải pháp tổng thể bao gồm các công cụ hỗ trợ điều khiển tự động giúp chúng ta kiểm soát, giám sát và sử dụng ngôi nhà một cách dễ dàng hơn. Với tốc độ phát triển của xã hội ngày nay thì việc con người hướng tới những yếu tố công nghệ cao là điều tất yếu. Ngôi nhà thông minh là một lựa chọn tối ưu cho những ai có nhu cầu tận hưởng cuộc sống tiện nghi, tìm đến những cảm giác mới lạ mà khoa học hiện đại đem đến cho con người. Nhưng hiện nay, khái niệm về ngôi nhà thông minh còn khá mơ hồ trong tâm trí người tiêu dùng Việt Nam, vì vậy việc thực thi đề tài này sẽ góp phần đẩy mạnh việc tiếp cận nhà ở thông minh, đóng góp một phần nhỏ vào quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước. Mặc khác, hiện tại board mạch Intel Galileo vẫn chưa được bày bán phổ biến ở Việt Nam, việc thực thi đề tài sẽ tạo ra những sản phẩm dựa trên chúng, góp phần làm thông dụng board mạch này trên thị trường. 1.3 Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu này hướng tới những mục tiêu sau: Trước tiên với bản thân người thực hiện đề tài, đây chính là một cơ hội tốt để có thể tự kiểm tra lại kiến thức của mình, đồng thời có cơ hội để nỗ lực vận động tìm hiểu, tiếp cận nghiên cứu được với những vấn đề mình chưa biết, chưa hiểu rõ nhằm trang bị cho bản thân nhiều kiến thức bổ ích sau này có thể ứng dụng vào thực tế cuộc sống. Nghiên cứu board mạch Intel Galileo, từ đó ứng dụng kít này vào việc điều khiển và giám sát nhà thông minh. 1.4 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu 1.4.1 Đối tƣợng nghiên cứu: board mạch Intel Galileo, nhà thông minh 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu: Ứng dụng board mạch Intel Galileo vào việc điều khiển và giám sát mô hình nhà thông minh. Để thực thi hệ thống điều khiển và giám sát nhà thông minh sử dụng kit Intel Galileo như trên là rất phức tạp và tốn kém. Để đáp ứng việc điều khiển được tất cả các thiết bị này đòi hỏi phải có một lượng thời gian, kiến thức nhất định. 2
17. Bên cạnh đó còn là vấn đề tài chính. Với lượng thời gian và kiến thức có hạn, trong đề tài này nhóm em chỉ thực thi một phần của hệ thống hoàn chỉnh đó. Đó là điều khiển đóng mở đèn quạt, hệ thống đèn và rèm được điều khiển thông qua cảm biến ánh sáng quang trở, điều khiển và giám sát thông qua các ngữ cảnh thông minh, hoặc khi có người bước ra ngoài thì cửa sẽ tự động mở ra và sau một khoảng thời gian sẽ tự động đóng lại, hay khi có người đột nhập vào nhà thì hệ thống sẽ phát cảnh báo “có người đột nhập nhà bạn” và hệ thống đèn sẽ chớp tắt liên tục để báo hiệu cho chủ nhà biết . Mặc khác, kích thước giữa ngôi nhà thật ngoài đời và ngôi nhà mà chúng em thực thi có sự khác biệt rất lớn, vì vậy các trang thiết bị trong nhà cũng được linh hoạt thay đổi. Thay vì ở ngôi nhà thật loại đèn thường hay sử dụng là bóng huỳnh quang với điện áp 220V thì ở đồ án này chúng em sử dụng đèn led, và các động cơ điều khiển đóng mở cửa là các loại động cơ có công suất lớn nhưng ở đây chúng em sử dụng các động cơ servo thay thế cho phù hợp với kích thước ngôi nhà, ngoài ra các thiết bị như tủ lạnh, điều hòa cũng không thể đưa vào mà chỉ dừng lại ở mức độ demo, cho nên việc điều khiển trở nên đơn giản hơn nhiều so với ngoài đời thật. Với những lí do trên, nên đồ án điều khiển và giám sát nhà thông minh sử dụng kit Intel Galileo chỉ dừng lại ở quy mô mô hình. 1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu 1.5.1 Cơ sở phƣơng pháp luận Phương pháp quan sát khoa học Phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết Phương pháp mô hình hóa 1.5.2 Các phƣơng pháp nghiên cứu cụ thể Nghiên cứu các file về board mạch Intel Galileo và các file liên quan về đề tài nhà thông minh mà thầy Huy đã gửi. Tự nghiên cứu, tìm tòi, học hỏi, nghiên cứu qua các tài liệu như sách báo, tạp chí chuyên ngành, internet. Nghiên cứu qua các ngôi nhà thông minh đã áp dụng ở Việt Nam Tham khảo và tiếp nhận những góp ý của giáo viên hướng dẫn. 3
18. 1.6 Kết cấu đồ án tốt nghiệp Toàn bộ luận văn tốt nghiệp được trình bày trong 6 chương: Chương 1. Giới thiệu Chương 2. Tổng quan nghiên cứu đề tài Chương 3. Cơ sở lý thuyết Chương 4. Phương hướng và các giải pháp về thực thi đề tài điều khiển và giám sát nhà thông minh dùng kit Intel Galileo Chương 5. Đề xuất công nghệ, tính toán thiết kế Chương 6. Thực nghiệm, đánh giá Kết luận và kiến nghị 4
19. CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 2.1 Tổng quan về board mạch Intel Galileo 2.1.1 Định nghĩa: Intel Galileo là một board mạch vi điều khiển chuyên dùng cho việc phát triển phần mềm và phần cứng tương tự như Andruino hay Raspberry Pi. Intel Galileo sẽ đóng vai trò là một bộ điều khiển trung tâm, kết nối với các thiết bị điện tử, và kết nối với điện thoại hoặc máy tính bảng có chạy ứng dụng đặc biệt. Từ ứng dụng này, người dùng có thể ra lệnh đến các thiết bị nhờ Intel Galileo. Hình 2.1 Board mạch Intel Galileo 5
20. 2.1.2 Phần cứng trên mạch: Galileo Kích thước bo mạch 10cm x 7cm Bộ xử lí Intel® Quark X1000 – lõi đơn Quark, giới thiệu bởi Intel tại IDF2013, tiêu thụ ít năng lượng, kích thước nhỏ, giá rẻ; phù hợp với các ứng dụng "wearables" Mô tả về bộ xử lí (thiết kế các sản phẩm có thể mặc lên người) và Internet of Things. Kiến trúc Intel ® Pentium® Class x86 Xung nhịp 400MHz Kích thước tệp xử lí 32-bit Đồng hồ thời gian Có, cần 1 pin nút áo 3V để chạy thực Bộ nhớ đệm 16 KB L1 RAM 512KB on-chip SRAM cho các chương trình Arduino và 6
21. 256MB DRAM cho hệ điều hành 8MB NOR Flash (Legacy SPI), cho FW bootloader và lưu trữ Bộ nhớ Flash các chương trình EEPROM 11KB GPU Không Thẻ nhớ Micro-SD (dung lượng tối đa 32GB), hỗ trợ lưu trữ Bộ nhớ ngoài trên thiết bị USB 2.0 ngoài Hỗ trợ video Không. Nhưng có thể xử lý nội dung video bởi công cụ V4L2 Hỗ trợ âm thanh Không. Nhưng có thể dùng công cụ ALSA Đèn LED chỉ thị nguồn, đèn LED hiển thị cổng Serial ảo Gadget đã được bật, đèn LED hiển thị có đang đọc thẻ nhớ Chỉ thị trạng thái hay không, đèn LED hiển thị việc đã cắm dây LAN và có lấy thông tin từ dây LAN hay không. JTAG 10-pin, Mini-JTAG header Tương thích Các Arduino shield chuẩn Arduino pinout 1.0, điện áp hoạt 7