Đồ án Nghiên cứu và phát triển hệ thống nhà thông minh (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Nghiên cứu và phát triển hệ thống nhà thông minh (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 TỬ - TRUYỀN THÔNG NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG NHÀ THÔNG MINH GVHD: ThS. NGUYỄN ĐÌNH PHÚ SVTH: ĐÀO BÁ NAM MSSV: 12141140 SVTH: HỒ PHÚC NGUYÊN MSSV: 12141148 S K L 0 0 4 5 6 5 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07/2016
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 TỬ TRUYỀN THÔNG ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG NHÀ THÔNG MINH GVHD: ThS. Nguyễn Đình Phú SVTH: Đào Bá Nam_12141140 Hồ Phúc Nguyên_12141148 Tp. Hồ Chí Minh - 7/2016
3. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐH. SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TP. HỒ CHÍ MINH ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP Tp. HCM, ngày 08 tháng 7 năm 2016 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Đào Bá Nam MSSV: 12141140 Hồ Phúc Nguyên MSSV: 12141148 Chuyên ngành: Điện tử công nghiệp Mã ngành: 01 Hệ đào tạo: Đại học chính quy Mã hệ: 1 Khóa: 2012 Lớp: 12141DT2A I. TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG NHÀ THÔNG MINH II. NHIỆM VỤ 1. Các số liệu ban đầu: - Sử dụng cảm biến vân tay R305 để nhận dạng vân tay. - Sử dụng cảm biến DHT11 để đo nhiệt độ độ ẩm. - Sử dụng màng hình TFT3.2 inch để giao tiếp với người dùng. - Sử dụng ENC28j60 để giao tiếp mạng. - Sử dụng module HC05 để giao tiếp với điện thoại. - Sử dụng IC VS1003 giải mã âm thanh. - Sử dụng stm32f1 để làm trung tâm điều khiển 2. Nội dung thực hiện: - Điều khiển và giám sát các thiết bị trong nhà qua mạng internet và điện thoại sử dụng hệ điều hành Android. - Sử dụng bảo mật vân tay để mở cửa ra vào. - Hẹn giờ bật/tắt thiết bị. - Máy nghe nhạc MP3. - Đo nhiệt độ, độ ẩm, báo cháy. III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 03/2016 IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 07/2016 V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: ThS. Nguyễn Đình Phú CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM. ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP SVTH: ĐÀO BÁ NAM-HỒ PHÚC NGUYÊN i
4. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 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 17 tháng 6 năm 2016 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Bản lịch trình này được đóng vào đồ án) Họ tên sinh viên 1: Đào Bá Nam Lớp: 12141DT2A MSSV: 12141140 Họ tên sinh viên 2: Hồ Phúc Nguyên Lớp: 12141DT2A MSSV: 12141148 Tên đề tài: Nghiên cứu và phát triển đề tài nhà thông minh Xác nhận Tuần/ngày Nội dung GVHD Tuần 1 và 2 Tìm hiểu kit arm stm32f103: - Hiểu được phần cứng của kit. - Làm được một số ứng dụng cơ bản trên kit Tuần 3 và 4 Tìm hiểu cách thức giao tiếp UART trên stm32f103 và tạo giao diện trên màng hình tft 3.2 inch: - Hiểu được cách thức khởi tạo UART trên stm32f103. - Điểu khiển thiết bị bằng cách gửi dữ liệu qua UART. Tuần 5 và 6 Tìm hiểu cảm biến vân tay: -Hiểu được phương thức giao tiếp của cảm biến vân tay với vi xử lý. -Viết được ứng dụng mở của của cảm biến vân tay với yêu cầu như sau: +Lần sử dụng đầu tiên, lấy mẫu vân tay của chủ sở hữu. +Button thêm vân tay và xóa tất cả hoạt động được khi có xác nhận của người chủ sở hữu. +Cảm biến kiểm tra vân tay luôn kiểm tra và nếu đúng vân tay thì sáng đèn, sai vân tay thì kêu tiếng bíp. Tuần 7 và 8 Tìm hiểu RTC trên stm32f103. - Tạo được đồng hồ thời gian thực trên stm32f103. - Có thể cài đặt ngày giờ. - Có thể hẹn giờ mở tắt thiết bị theo các thứ trong tuần. Tìm hiểu IC đo nhiệt độ độ ẩm DHT11. - Đọc và hiển thị được giá trị nhiệt độ độ ẩm lên màng hình SVTH: ĐÀO BÁ NAM-HỒ PHÚC NGUYÊN ii
5. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tuần 9 và 10 Tìm hiểu công cụ viết web site Adobe Dreamweaver. - Tạo được các giao diện web cơ bản như web đăng nhập, điều khiển thiết bị. Tim hiểu phần mềm Android Studio. - Tạo được giao diện trên Android studio Tuần 11 và 12 Tìm hiểu Ic giao tiếp mạng ENC28j60. - Nhúng web vào vi điều khiển. - Lấy được dữ liệu từ trang web gửi về. - Hiển thị trạng thái thiết bị lên web. Tuần 13 và 14 Tìm hiêu IC giải mã VS1003. - Tạo được máy nghe nhạc bằng thẻ nhớ đơn giản trên stm32f103. Tạo ứng dụng điều khiển thiết bị qua Bluetooth. Tuần 15 Tạo dựng mô hình, hoàn tất báo cáo. GV HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ và tên) SVTH: ĐÀO BÁ NAM-HỒ PHÚC NGUYÊN iii
6. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI CAM ĐOAN Chúng tôi xin cam đoan đề tài này là do nhóm chúng tôi tự thực hiện dựa vào một số tài liệu trước đó và không sao chép từ tài liệu hay công trình đã có trước đó. Người thực hiện đề tài Đào Bá Nam Hồ Phúc Nguyên SVTH: ĐÀO BÁ NAM-HỒ PHÚC NGUYÊN iv
7. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI CẢM ƠN Trên thực tế không có sự thành công nào mà không gắn liền với những sự hỗ trợ, giúp đỡ dù ít hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp. Trong suốt thời gian từ khi bắt đầu học tập ở giảng đường đại học đến nay, em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của quý Thầy Cô khoa Điện-Điện tử, gia đình và bạn bè. Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi đến thầy Nguyễn Đình Phú đã cùng với tri thức và tâm huyết của mình đã tận tình hướng dẫn trong suốt quá trình làm đồ án. Vì kiến thức còn hạn chế và chưa có nhiều kinh nghiệm nên việc thiếu sót là điều chắc chắn, em rất mong được sự đóng góp ý kiến của thầy và các bạn để kiến thức của em được hoàn thiện hơn. Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn! Người thực hiện đề tài Đào Bá Nam Hồ Phúc Nguyên SVTH: ĐÀO BÁ NAM-HỒ PHÚC NGUYÊN v
8. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MỤC LỤC Nhiệm vụ đồ án i Lịch trình ii Cam đoan iv Lời cảm ơn v Liệt kê hình vẽ viii Liệt kê bảng vẽ .x Tóm tắt xi CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1 1.1. Đặt vấn đề 1 1.2. Mục tiêu 1 1.3. Nội dung nghiên cứu 2 1.4. Giới hạn 2 1.5. Bố cục 2 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 4 2.1 Tổng quan về nhà thông minh 4 2.1.1 Định nghĩa về nhà thông minh 4 2.1.2 Ưu điểm 4 2.2 Giới thiệu hệ điều hành ANDROID 4 2.2.1 Tổng quan 4 2.2.2 Lịch sử phát triển 6 2.2.3 Cơ sở lập trình 7 2.3 Giới thiệu phần cứng 7 2.3.1 Các cảm biến 7 2.3.2 Vi điều khiển 12 2.3.3 Các chuẩn truyền dữ liệu 15 2.3.4 Module Blutooth HC05 19 2.3.5 Màn hình TFT LCD 23 2.3.6 Module giảm áp lm2596 27 2.3.7 Module Arduino R3 27 2.3.8 Module Ethenet ENC28j60 29 SVTH: ĐÀO BÁ NAM-HỒ PHÚC NGUYÊN vi
9. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ. 32 3.1 Giới thiệu 32 3.2 Tính toán và thiết kế hệ thống 32 3.2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống 32 3.2.2 Tính toán và thiết kế mạch 33 3.2.3 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 35 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG 39 4.1 Thi công hệ thống 39 4.1.1 Thi công bo mạch 39 4.1.2 Lắp ráp và kiểm tra 39 4.2 Đóng gói và thi công mô hình 42 4.2.1 Đóng gói bộ điều khiển 42 4.2.2 Thi công mô hình 42 4.3 Lập trình hệ thống 48 4.3.1 Lưu đồ giải thuật 48 4.3.2 Phần mềm lập trình cho vi điều khiển 54 4.3.3 Phần mềm lập trình trên điện thoại và lập trình web 54 4.4 Viết tài liệu hướng dẫn sử dụng 56 CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ 65 5.1 Kết quả. 65 5.2 Nhận xét và đánh giá 66 CHƯƠNG 6. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN. 68 6.1 Kết luận . 68 6.2 Hướng phát triển 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 PHU LỤC 69 SVTH: ĐÀO BÁ NAM-HỒ PHÚC NGUYÊN vii
10. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LIỆT KÊ HÌNH VẼ Hình Trang Hình 2.1: Biểu tượng của các phiên bản Android 6 Hình 2.2: Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11 7 Hình 2.3: Nguyên lý hoạt động của DHT11 8 Hình 2.4: Cảm biến vân tay R305 9 Hình 2.5: Khung truyền dữ liệu của cảm biến vân tay R305 11 Hình 2.6: Module cảm biến hồng ngoại 11 Hình 2.7: Vi điều khiển STM32F103VET6 12 Hình 2.8: Sơ đồ khối của ARM Cotex-M3 13 Hình 2.9: Biểu tượng của logo Bluetooth 16 Hình 2.10: Truyền dữ liệu qua Uart 17 Hình 2.11: Giao thức Master-Slave trong giao tiếp SPI 18 Hình 2.12: Module bluetooth HC05 19 Hình 2.13: Sơ đồ chân của HC05 21 Hình 2.14: Màn hình TFT LCD 23 Hình 2.15: Sơ đồ chân ADS7843 26 Hình 2.16: Module giảm áp LM2596 27 Hình 2.17: Arduino Uno R3 28 Hình 2.18: Sơ đồ chân ENC28J60 30 Hình 3.1: Sơ đồ khối 32 Hình 3.2: Sơ đồ nguyên lý khối công suất 35 Hình 3.3: Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ chân kit Firebull 36 Hình 3.4: Sơ đồ nguyên lý các khối ngoại vi, reset, mở cửa, dao động 37 Hình 3.5: Sơ đồ nguyên lý vi điều khiển ARM giao tiếp màn hình TFT 38 Hình 3.6: Sơ đồ nguyên lý vi điều khiển ARM giao tiếp SD card 38 Hình 4.1: Lắp ráp các khối và kit hoàn tất 40 Hình 4.2: Kiểm tra nguồn 41 Hình 4.3: Hình ảnh màn hình điều khiển và cảm biến vân tay đã đóng gói 42 Hình 4.4: Mô hình ngôi nhà 43 Hình 4.5: Hình ảnh lắp ráp khối nguồn vào mô hình 44 Hình 4.6: Hình ảnh khi lắp ráp khối công suất, Arduino vào kit Arm 45 Hình 4.7: Lắp ráp dây điện của các thiết bị vào khối công suất 46 SVTH: ĐÀO BÁ NAM-HỒ PHÚC NGUYÊN viii
11. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 4.8: các khối đã được lắp vào mô hình hoàn tất 47 Hình 4.9: Lưu đồ chương trình chính 49 Hình 4.10: Chương trình bảo mật vân tay 50 Hình 4.11: Lưu đồ điều khiển thiết bị 51 Hình 4.12: Lưu đồ hẹn giờ bật tắt thiết bị 52 Hình 4.13: Lưu đồ điều khiển máy nghe nhạc 53 Hình 4.14: logo của Keil C4 54 Hình 4.15: Logo của phần mềm Androi Studio 54 Hình 4.16: Logo Dreamwaever 56 Hình 4.17: Giao diện điều khiển 56 Hình 4.18: Giao diện phần bảo mật 57 Hình 4.19: Giao diện điều khiển thời gian 57 Hình 4.20: Giao diện cài đặt thời gian 58 Hình 4.21: Giao diện điều khiển thiết bị 58 Hình 4.22: Màn hình khi nhấn vào bật Bluetooth 59 Hình 4.23: Màn hình khi nhấn và quét 60 Hình 4.24: Đang chờ kết nối Bluetooth 61 Hình 4.25: Khi kết nối thành công 62 Hình 4.26: Giao diện điều khiển web 63 Hình 4.27: Lựa chọn thiết bị điều khiển 63 Hình 4.28: Hẹn giờ trên Web 64 Hình 5.1: Giao diện điều khiển màn hình kit 65 Hình 5.2: Giao diện điều khiển Web 66 Hình 5.3: Giao diện màn hình điện thoại chờ kết nối Bluetooth 66 SVTH: ĐÀO BÁ NAM-HỒ PHÚC NGUYÊN ix
12. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LIỆT KÊ BẢNG Bảng Trang Bảng 2.1: Thông số kĩ thuật của cảm biến r305 10 Bảng 2.2: Thông số kĩ thuật của STM32F103VE 14 Bảng 2.3: Mô tả chức năng các chân module HC-05 21 Bảng 2.4: Một số tập lệnh AT cho Module HC05 22 Bảng 2.5: Các thông số chính của màng hình 24 Bảng 2.6: Chức năng của các chân màng hình 24 Bảng 2.7: Chức năng các chân của ADS 783 26 Bảng 2.8: Thông số kĩ thuật của UNO R3 28 Bảng 4.1: Danh sách các linh kiện 39 SVTH: ĐÀO BÁ NAM-HỒ PHÚC NGUYÊN x
13. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÓM TẮT Hiện nay thì khoa học công nghệ đang phát triền rất mạnh mẽ, nhu cầu sống của con người thì ngày càng tăng cao. Vì thế để đáp ứng nhu cầu đó thì các ngôi nhà thông minh đã ra đời. Là một sinh viên trường kỹ thuật, lại học chuyên ngành điện tử nên nhóm chúng em đã lựa chon đề tài “NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG NHÀ THÔNG MINH” để làm đề tài tốt nghiêp. Đề tài của nhóm chung em nghiên cứu có các yêu cầu như sau: Bảo mật của ra vào bằng cảm biến vân tay, có cảm biến hồng ngọa để nhận biết có người. Điều khiển thiết bị qua điện thoại (bluetooth); điều khiển thiết bị qua màn hình cảm ứng TFT LCD có hẹn giờ bật tắt thiết bị; điều khiển thiết bị qua internet có hẹn giờ bật tắt thiết bị; đo nhiệt đô đô ẩm phòng hiển thi lên màn hình TFT LCD và hiển thi lên điện thoại; lập trình máy nghe nhạc. SVTH: ĐÀO BÁ NAM-HỒ PHÚC NGUYÊN xi
14. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 1. TỔNG QUAN 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật-công nghệ và sự phát triển giữa của các ngành điện tử truyền thông kết hợp với ứng dụng của họ vi điều khiển Đã làm cho thiết bị tự động hóa đã càng ngày được ứng dụng rộng rãi vào trong sản xuất cũng như trong cuộc sống sinh hoạt thường ngày của con người, nhu cầu sử dụng các hệ thống thiết bị tự động của người dân ngày càng tăng. Hiện nay trên thế giới có rất nhiều hãng phát triển các hệ thống nhà thông minh như Samsung, smarthome, Bkav, DigiHome, Các hệ thống nhà thông minh được thiết kế cho phép điều khiển các thiết bị trong nhà như thiết bị chiếu sáng, điều hòa, chống trộm, một cách tự động và tập trung nhằm mang lại sự tiện nghi, thoải mái, tiết kiệm năng lượng và an ninh. Tuy nhiên giá thành còn rất cao nên đa phần người dùng khó tiếp cận được. Tuy nhiên trong vài năm trở lại đây công nghệ đã thật sự bùng nổ dẫn đến sự phổ biến của các thiết bị như điện thoại thông minh, máy tính bảng, đến hầu hết mọi gia đình. Việc xây dựng hệ thống điều khiển, giám sát từ xa thông qua Web server và các thiết bị di động sẽ giúp cho người dùng dễ dàng điều khiển giám sát các thiết bị trong nhà mọi lúc mọi nơi và giảm chi phí cho hệ thống. Do đó là sinh viên ngành điện tử chúng ta phải biết nắm bắt và vận dụng nó để ứng dụng một cách có hiệu quả nhằm góp phần vào sự phát triển nền khoa học kỹ thuật thế giới nói chung và trong sự phát triển kỹ thật điện tử nói riêng. Đó là lí do nhóm chúng em chọn đề tài “NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG NHÀ THÔNG MINH” để làm đề tài tốt nghiệp cho mình. 1.2. MỤC TIÊU Trong đề tài này nhóm chúng em thực hiện các mục tiêu:  Thiết kế giao diện điều khiển hoàn chỉnh có thể chạy trên hệ điều hành Android. Giám sát nhiệt độ, độ ẩm của ngôi nhà.  Thiết kế hệ thống an ninh cho ngôi nhà dùng cảm biến vân tay để đóng mở cổng.  Thiết kế giao diện điều khiển trên màn hình kít Firebull, giám sát nhiệt độ, độ ẩm, báo cháy, hẹn giờ bật tắt thiết bị và thiết kế máy nghe nhạc.  Thiết kế giao diện điều khiển trên Web server, hẹn giờ bật tắt thiết bị. SVTH: ĐÀO BÁ NAM-HỒ PHÚC NGUYÊN 1
15. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  Thiết kế và thi công mạch phần cứng điều khiển trực tiếp các thiết bị ngoại vi thông qua các dữ liệu từ thiết bị Android và Web, các thiết bị ngoại vi có thể thay đổi linh hoạt theo các nhu cầu thực tế của người sử dụng.  Thi công mô hình mô phỏng hoạt động của hệ thống nhà thông minh. 1.3. NỘi DUNG NGHIÊN CỨU Trong đề tài này chúng em tập trung nghiên cứu các nội dung sau: NỘI DUNG 1: Tìm hiểu về kít vi điều khiển ARM STM32F103VET6. NỘI DUNG 2: Thiết kế giao diện và điều khiển các thiết bị trong nhà qua internet và điện thoại sử dụng hệ điều hành Android. NỘI DUNG 3: Thiết kế thi công và lập trình khối đo nhiệt độ, độ ẩm và báo cháy, máy nghe nhạc. NỘI DUNG 4: Thiết kế thi công hệ thống an ninh ngôi nhà sử dụng cảm biến vân tay để mở cửa ra vào. NỘI DUNG 5: Thi công mô hình, chạy thử nghiệm và cân chỉnh. NỘI DUNG 6: Viết báo cáo. 1.4. GIỚI HẠN Trong đề tài nhóm chúng em có các giới hạn như: Do quá trình truyền dữ liệu về phần cứng diễn ra liên tục nên có thể xảy ra hiện tượng chậm. Chỉ điều khiển 10 thiết bị trong nhà. Sử dụng 1 cảm biến vân tay, 1 cảm biến đo nhiệt độ độ ẩm Hệ thống có thể điều khiển thiết bị qua máy tính, màn hình kít Firebull và điện thoại sử dụng hệ điều hành android. 1.5. BỐ CỤC Chương 1: Tổng Quan Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết. Chương 3: Thiết Kế và Tính Tóan Chương 4: Thi Công Hệ Thống Chương 5: Kết Quả, Nhận Xét và Đánh Giá SVTH: ĐÀO BÁ NAM-HỒ PHÚC NGUYÊN 2
16. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 6: Kết Luận và Hướng Phát Triển Chương 1: Tổng quan. Chương này trình bày đặt vấn đề dẫn nhập lý do chọn đề tài, mục tiêu, nôi dung nghiên cứu, các giới hạn thông số và bố cục đồ án. Chương 2: Cơ sở lý thuyết. Chương này trình các vấn đề giới thiệu về hệ điều hành Android, phần mềm Android Studio, giới về vi điều khiển ARM STM32F103VE, giới thiệu về các kiểu truyền dữ liệu qua Bluetooth và UART. Sau đó là giới thiệu các loại cảm biến Chương 3: Thiết kế và tính toán. Chương này trình các vấn đề: thiết kế sơ đồ khối, tính toán các khối trong mạch. Thiết kế sơ đồ nguyên lý và vẽ mạch PCB. Chương 4: Thi công hệ thống. Chương này trình bày thi công bo mạch, đóng gói, lập trình. Chương 5: Kết quả nhận xét và đánh giá. Chương này trình bày các kết quả đạt được sau quá trình thi công, đánh giá chất lượng của hệ thống có đúng với yêu cầu không. Chương 6: Kết luận và hướng phát triển. Chương này trình bày kết luận hệ thống có đạt yêu cầu hay không và đưa ra hướng phát triển thêm cho hệ thống. SVTH: ĐÀO BÁ NAM-HỒ PHÚC NGUYÊN 3
17. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 TỔNG QUAN VỀ NHÀ THÔNG MINH 2.1.1 Định nghĩa về nhà thông minh Nhà thông minh (tiếng Anh là "Smart Home") hoặc hệ thống nhà thông minh là một ngôi nhà, căn hộ được trang bị hệ thống tự động tiên tiến dành cho điều khiển đèn chiếu sáng, nhiệt độ, truyền thông đa phương tiện, an ninh, rèm cửa, cửa và nhiều tính năng khác nhằm mục đích làm cho cuộc sống ngày càng tiện nghi, an toàn và góp phần sử dụng hợp lý các nguồn tài nguyên. Trong căn nhà thông minh, đồ dùng trong nhà từ phòng ngủ, phòng khách đến toilet đều gắn các bộ điều khiển điện tử có thể kết nối với Internet và điện thoại di động, cho phép chủ nhân điều khiển vật dụng từ xa hoặc lập trình cho thiết bị ở nhà hoạt động theo lịch. Thêm vào đó, các đồ gia dụng có thể hiểu được ngôn ngữ của nhau và có khả năng tương tác với nhau. Một ngôi nhà thông minh thường có các chức năng:  Điều khiển chiếu sáng  Điều khiển mành, rèm, cửa cổng  Hệ thống an ninh, báo động, báo cháy  Điều khiển điều hòa, máy lạnh  Hệ thống Âm thanh đa vùng  Camera, chuông hình  Hệ thống bảo vệ nguồn điện 2.1.2 Ưu điểm Nhà thông minh sử dụng các thiết bị và công nghệ tự động hóa, thông minh, giúp cho cuộc sống con người nhàn hạ, tiện nghi, an toàn hơn trong sinh hoạt hằng ngày. Không chỉ điều khiển được trong phạm vi ngôi nhà, công nghệ này còn cho phép tích hợp điều khiển qua điện thoại, internet hay PDA. Vì vậy, mọi sinh hoạt có thể được kiểm soát dù bạn đang ở công sở hay ngoài đường. 2.2 GIỚI THIỆU HỆ ĐIỀU HÀNH ANDROID 2.2.1 Tổng quan Android là hệ điều hành chạy trên điện thoại di động, máy tính bảng và notebooks (và hiện nay là cả trên một số đầu phát HD, HD Player, TV) được phát triển bởi Google SVTH: ĐÀO BÁ NAM-HỒ PHÚC NGUYÊN 4
18. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP dựa trên nền tảng Linux và các phần mềm nguồn mở. Trước đây, Android được phát triển bởi công ty liên hợp Android (sau đó được Google mua lại vào năm 2005). Sự ra mắt của Android vào ngày 5 tháng 11 năm 2007 gắn với sự thành lập của liên minh thiết bị cầm tay mã nguồn mở với tên gọi OHA (Open Handset Alliance) bao gồm 78 công ty phần cứng, phần mềm và viễn thông nhằm mục đính tạo nên một chuẩn mở cho điện thoại di động trong tương lai. Andorid được phát triển nhằm cạnh tranh với các hệ điều hành di động khác như iOS (Apple), BlackBerry OS, Windows Mobile (Microsoft), Symbian (Nokia), Samsung (Bada), WebOS (Palm) Giao diện người dùng của Android dựa trên nguyên tắc tác động trực tiếp, sử dụng cảm ứng chạm tương tự như những động tác ngoài đời thực như vuốt, chạm, kéo dãn và thu lại để xử lý các đối tượng trên màn hình. Android có một cộng đồng phát triển ứng dụng rất lớn, hiện có khoảng 800.000 ứng dụng có sẵn cho Android (6/2014) và đang liên tục được cập nhật. Ứng dụng được phát triển bằng ngôn ngữ Java kết hợp với thư viện Java có sẵn của Google. Ưu điểm: Là hệ điều hành có mã nguồn mở nên khả năng tuỳ biến cao, có thể tùy ý chỉnh sửa mà không có sự can thiệp hay cấm cản từ Google. Đa dạng sản phẩm, rất nhiều hãng điện thoại, thiết bị công nghệ đã ưu ái chọn Android cho thiết bị của họ, giá cả thì hợp lý từ bình dân đến cao cấp. Kho ứng dụng Google Play Store đồ sộ. Thân thiện và dễ sử dụng. Khả năng đa nhiệm, chạy cùng lúc nhiều ứng dụng cao. Nhược điểm: Dễ nhiễm phần mềm độc hại và virus. Do tính chất mã nguồn mở, nhiều phần mềm không được kiểm soát có chất lượng không tốt hoặc lỗi bảo mật vẫn được sử dụng. Kho ứng dụng quá nhiều dẫn đến khó kiểm soát chất lượng, thiếu các ứng dụng thật sự tốt. SVTH: ĐÀO BÁ NAM-HỒ PHÚC NGUYÊN 5
19. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Cập nhật không tự động với tất cả thiết bị. Khi một phiên bản hệ điều hành mới ra mắt, không phải tất cả sản phẩm đều được cập nhật, thậm chí nếu muốn trải nghiệm bạn thường xuyên phải mua mới thiết bị. 2.2.2 Lịch sử phát triển Tháng 7 năm 2005, Google mua lại Android, Inc., một công ty nhỏ mới thành lập có trụ sở ở Palo Alto, California, Mỹ. Những nhà đồng sáng lập của Android chuyển sang làm việc tại Google gồm có Andy Rubin (đồng sáng lập công ty Danger), Rich Miner (đồng sáng lập công ty Wildfire Communications), Nick Sears (từng là phó chủ tịch của T-Mobile), và Chris White (trưởng nhóm thiết kế và phát triển giao diện tại WebTV). Dù những người thành lập và nhân viên đều là những người có tiếng tăm, Tổng công ty Android hoạt động một cách âm thầm, chỉ tiết lộ rằng họ đang làm phần mềm dành cho điện thoại di động. Chiếc điện thoại chạy Android đầu tiên được bán ra là HTC Dream, phát hành ngày 22 tháng 10 năm 2008. Biểu trưng của hệ điều hành Android mới là một con robot màu xanh lá cây do hãng thiết kế Irina Blok tại California vẽ. Từ năm 2008, Android đã trải qua nhiều lần cập nhật để dần dần cải tiến hệ điều hành, bổ sung các tính năng mới và sửa các lỗi trong những lần phát hành trước. Mỗi bản nâng cấp được đặt tên lần lượt theo thứ tự bảng chữ cái, theo tên của một món ăn tráng miệng; ví dụ như phiên bản 1.5 Cupcake (bánh bông lan nhỏ có kem) tiếp nối bằng phiên bản 1.6 Donut (bánh vòng) Hình 2.1: Biểu tượng của các phiên bản Android SVTH: ĐÀO BÁ NAM-HỒ PHÚC NGUYÊN 6
20. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2.2.3 Cơ sở lập trình Hiện nay lập trình Android được dựa trên nền tảng Java. Ngoài ra cần bộ công cụ phát triển ứng dụng Android SDK để bắt đầu học lập trình Android. Có rất nhiều các công cụ cho phép tiến hành lập trình Android như Android Studio, Eclipse, NetBean Ở trong đề tài này, nhóm chúng em sử dụng Android Studio để lập trình Android. 2.3 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG Thiết bị đầu vào như màn cảm ứng, cảm biến vân tay R305, cảm biến nhiêt độ độ ẩm DHT11 Thiết bị đầu ra như led, GLCD, quạt, đèn, C1815, Tip 122 Thiết bị điều khiển trung tâm vi điều khiển ARM stm32f103ve Các chuẩn truyền dữ liệu UART, Bluetooth, Ethernet Thiết bị lưu trữ bộ nhớ RAM, thẻ nhớ. Thiết bị thời gian thực IC đồng hồ thời gian thực. Thiết bị giao diện điều khiển điện thoại, máy tính, màn hình kit Firebull. 2.3.1 Các cảm biến a. Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11 Cấu tạo: DHT11 là cảm biến đô nhiệt độ, độ ẩm. Có cấu tạo gồm 4 chân và giap tiếp theo kiểu 1 dây. Hình 2.2: Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11 SVTH: ĐÀO BÁ NAM-HỒ PHÚC NGUYÊN 7
21. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP . Chân Pin 1: VCC . Chân Pin 2: data . Chân Pin 3: NC (not conected). Chân này không sử dụng . Chân Pin 4: GND Thông số kỹ thuật: . Nguồn 3-5V DC . Dòng sử dụng là 2.5mA . Đo độ ẩm: 20%-95% . Đo nhiệt độ: 0-50°C . Sai số độ ẩm: ± 5% . Sai số nhiệt độ: ± 2˚C . Tần số tối đa 1Hz Nguyên lý hoạt động: Để giao tiếp với DHT11 ta cần thực hiện các bước sau: . Gửi tín hiệu muốn đo (Start) đến DHT11, sau đó DHT11 xác nhận lại. . Khi đã giao tiếp với DHT11 cảm biến sẽ gửi lại 5 byte dữ liệu và nhiệt đô, độ ẩm đo được. Bước 1: gửi tín hiệu Start: Hình 2.3: Nguyên lý hoạt động của DHT11 SVTH: ĐÀO BÁ NAM-HỒ PHÚC NGUYÊN 8
22. S K L 0 0 2 1 5 4