Đồ án Thiết kế giàn phơi thông minh (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Thiết kế giàn phơi thông minh (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG THIẾT KẾ GIÀN PHƠI THÔNG MINH GVHD: ThS. TRƯƠNG NGỌC ANH SVTH: NGUYỄN NGỌC TUYẾN MSSV: 11141132 SVTH: HỒ NGUYỄN DUY PHƯƠNG MSSV: 11141456 S K L 0 0 4 1 7 6 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 1/2016
2. CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc Tp. Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 10 năm 2015 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Nguyễn Ngọc Tuyến MSSV: 11141132 Họ và tên sinh viên: Hồ Nguyễn Duy Phương MSSV: 11141456 Giảng viên hướng dẫn: ThS. Trương Ngọc Anh ĐT: 0902680065 Ngày nhận đề tài: 24/09/2015 Ngày nộp đề tài: 09/01/2016 1. Tên đề tài: THIẾT KẾ GIÀN PHƠI THÔNG MINH 2. Các số liệu, tài liệu ban đầu: Các giáo trình, tài liệu về lập trình Arduino, lập trình websever. 3. Nội dung thực hiện đề tài: Tìm hiểu, nghiên cứu về Kit Arduino UNO R3, module Arduino Internet Shield, module L298N-H-Bridge, động cơ DC giảm tốc hộp số vuông 20 rpm và một số linh kiện điện tử thực hiện đề tài. Thiết kế, xây dựng giàn phơi thông minh. 4. Sản phẩm: Thiết kế được hệ thống giàn phơi thông minh. Thiết kế được giao diện webserver điều khiển qua mạng internet. TRƯỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
3. CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc PHIẾ U NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ và tên Sinh viên: Nguyễn Ngọc Tuyến MSSV: 11141322 Họ và tên Sinh viên: Hồ Nguyễn Duy Phương MSSV: 11141456 Ngành: CNKT Điện Tử, Truyền Thông Tên đề tài: THIẾT KẾ GIÀN PHƠI THÔNG MINH Họ và tên Giáo viên hướng dẫn: ThS. Trương Ngọc Anh NHẬN XÉT 1. Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: 2. Ưu điểm: 3. Khuyết điểm: 4. Đề nghị cho bảo vệ hay không? 5. Đánh giá loại: 6. Điểm: .(Bằng chữ: ) Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20 Giáo viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên)
4. CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc PHIẾ U NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ và tên Sinh viên: Nguyễn Ngọc Tuyến MSSV: 11141322 Họ và tên Sinh viên: Hồ Nguyễn Duy Phương MSSV: 11141456 Ngành: CNKT Điện Tử, Truyền Thông Tên đề tài: THIẾT KẾ GIÀN PHƠI THÔNG MINH Họ và tên Giáo viên phản biện 1: Họ và tên Giáo viên phản biện 2: NHẬN XÉT 1. Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: 2. Ưu điểm: 3. Khuyết điểm: 4. Đề nghị cho bảo vệ hay không? 5. Đánh giá loại: 6. Điểm: .(Bằng chữ: ) Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20 Giáo viên phản biện (Ký & ghi rõ họ tên)
5. LỜI CẢM ƠN Người thực hiện báo cáo xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy Th.S Trương Ngọc Anh đã tận tình giúp đỡ, chỉ bảo, hướng dẫn người thực hiện báo cáo thực hiện trong suốt quá trình thực hiện đề tài này. Trong thời gian làm việc với thầy, người thực hiện báo cáo không những tiếp thu thêm nhiều kiến thức bổ ích mà còn học tập được tinh thần làm việc, thái độ nghiên cứu khoa học nghiêm túc, hiệu quả của thầy đây là những điều rất cần thiết cho người thực hiện báo cáo trong quá trình học tập và công tác sau này. Đồng thời người thực hiện báo cáo xin cảm ơn các thầy cô trong Khoa Điện - Điện Tử đã tạo điều kiện, cung cấp cho người thực hiện báo cáo những kiến thức cơ bản, cần thiết để người thực hiện báo cáo có điều kiện và đủ kiến thức để thực hiện quá trình nghiên cứu Đồng thời, người thực hiện báo cáo cũng xin cảm ơn các thành viên trong lớp 11141CLDT1 đã có những ý kiến đóng góp, bổ sung, giúp người thực hiện báo cáo hoàn thành tốt đề tài. Ngoài ra, người thực hiện báo cáo cũng đã nhận được sự chỉ bảo của các anh (chị) đi trước. Các anh (chị) cũng đã hướng dẫn và giới thiệu tài liệu tham khảo thêm trong việc thực hiện nghiên cứu. Trân trọng Nhóm thực hiện đồ án Hồ Nguyễn Duy Phương - Nguyễn Ngọc Tuyến Page | iv Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp
6. TÓM TẮT Trong thời đại của thế kỷ 21, với sự phát triển nhảy vọt của trình độ khoa học kỹ thuật, con người đã tạo nên và phát triển nhiều công trình khoa học mang tính tầm cỡ. Với sự thay thế dần của máy móc cho con người trong các nhiệm vụ mang tính chính xác và tập trung cao thì kết quả đạt được đã hoàn toàn được tin cậy và đánh giá cao. Điều này thực sự có ý nghĩa to lớn và góp phần tăng thêm giá trị và chất lựợng cuộc sống. Trong đồ án tốt nghiệp này, xây dựng hệ thống giàn phơi đồ thông minh cũng không nằm ngoài ý nghĩa đó. Đây là một đề tài ứng dụng thú vị mà nhiều nhà nghiên cứu,các cá nhân cũng như công ty đã, đang và sẽ không ngừng nghiên cứu cho ra đời các sản phẩm khác nhau vì nhu cầu thực tiễn và đa dạng phương pháp tiếp cận. Trong đề tài này sẽ trình bày các vấn đề liên quan tới kiến thức nền tảng xây dựng nên đồ án. Người thực hiện báo cáo đã sử dụng phần mềm lập trình Arduino IDE để lập trình cho phần mềm của hệ thống. Ngoài ra người thực hiện báo cáo còn quan sát trực tiếp một số hệ thống giàn phơi thông minh có mặt trên thị trường hiện nay để tham khảo thiết kế và xây dựng phần cứng khi thực hiện đề tài này. Trải qua một khoảng thời gian nghiên cứu và thực hiện, người thực hiện báo cáo cũng đã xây dựng được giàn phơi đồ thông minh với nguyên tắc hoạt động như sau: Khi trời có mưa, hệ thống sẽ tự động nhận dạng mưa thông qua module cảm biến và xử lí, kích hoạt động cơ kéo đồ vào khu chứa đồ, trời không mưa hệ thống sẽ tự động kéo đồ ra phơi. Ngoài ra chỉ cần có mạng internet, người sử dụng có thể điều khiển hệ thống thông qua mạng internet. Page | v Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp
7. MỤC LỤC TRANG NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i PHIẾ U NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ii PHIẾ U NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN iii LỜI CẢM ƠN iv TÓM TẮT v MỤC LỤC vi DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU xiii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ xiv Chương 1 1 TỔNG QUAN 1 1.1. Giới thiệu tình hình nghiên cứu hiện nay 1 1.2. Tính cấp thiết của đề tài 1 1.3. Mục tiêu nghiên cứu 2 1.4. Nhiệm vụ nghiên cứu 2 1.5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3 1.6. Phương pháp nghiên cứu 3 1.7. Bố cục đồ án 3 Chương 2 4 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 4 2.1. Kit Arduino Uno R3 4 2.1.1. Lịch sử ra đời của Arduino 4 2.1.2. Các loại board mạch của Arduino 5 2.1.3. Một số ứng dụng nổi bật của Board Arduino 9 2.1.4. Tổng quan về Kit Arduino Uno R3 10 2.1.4.1. Thông số của Arduino Uno R3 12 2.1.4.3. Vi điều khiển 14 2.1.4.3.1. Vi điều khiển ATmega328 14 Page | vi Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp
8. 2.1.4.3.2. Các thông số cơ bản của Atmega 328 15 2.1.4.3.3. Sơ đồ chân 15 2.1.4.4. Nguồn cung cấp và các chân nguồn 16 2.1.4.4.1. Nguồn cung cấp 16 2.1.4.4.2. Các chân nguồn của Arduino Uno R3 16 2.1.4.5. Bộ nhớ 16 2.1.4.6. Các cổng vào/ra 17 2.1.4.7. Cấu trúc phần mềm và lập trình cho Arduino 18 2.1.4.7.1. Download cài cài đặt Arduino IDE 18 2.1.4.7.2. Lập trình cho Arduino 19 2.2. Module L298N-H-Bridge IC 20 2.2.1. Giới thiệu 20 2.2.1.1 Mạch cầu H là gì? 20 2.2.1.2 Mạch cầu H dùng transitor BJT 21 2.2.1.3 Nguyên lý hoạt động của mạch cầu H 21 2.2.2 L298N-H-Bridge 23 2.2.2.1 Hình ảnh thực tế 23 2.2.2.1 Mô tả chức năng 23 2.2.2.2 Sơ đồ khối L298N 24 2.2.2.3 Chức năng các chân 25 2.2.2.4 Các thông số kỹ thuật 26 2.2.2.5 Nguyên lý hoạt động 27 2.2.2.6 Ứng dụng 27 2.3 Module Arduino Ethernet Shield 28 2.3.1 Hình ảnh thực tế. 28 2.3.2 Tổng quan về Arduino Ethernet Shield 28 2.3.3 Cấu hình phần cứng 29 2.3.4 Mô tả chức năng. 30 2.4 Module cảm biến mưa. 31 2.4.1 Hình ảnh thực tế 32 Page | vii Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp
9. 2.4.2 Mô tả 32 2.4.3 Thông số kỹ thuật. 32 2.4.4 Chế độ kết nối 33 2.4.5 Nguyên lí hoạt động 33 2.5 Động cơ DC giảm tốc 34 2.5.1 Động cơ DC giảm tốc là gì? 34 2.5.2 Hộp số giảm tốc 34 2.5.2.1 Giới thiệu 34 2.5.2.2 Hộp số giảm tốc sử dụng bánh răng chuyển hướng vuông góc 34 2.5.3 Động cơ DC giảm tốc chuyển hướng vuông góc 35 2.6 Module công tắc hành trình 35 2.6.1 Giới thiệu. 35 2.6.2 Module công tắc hành trình. 36 2.6.2.1 Đặc điểm kỹ thuật. 36 2.6.2.2 Thông số kỹ thuật 37 2.6.2.3 Sơ đồ mạch 37 Chương 3 38 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CHÍNH 38 3.1 Chuẩn giao tiếp SPI 38 3.1.1 Giới thiệu 38 3.1.2 Chuẩn truyền thông SPI 38 3.1.2.1 Cấu trúc SPI 38 3.1.2.2 Truyền thông SPI như thế nào. 40 3.1.3 Các kiểu kết nối SPI 42 3.1.3.1 Kết nối điểm – điểm ( point-to-point ) 42 3.1.3.2 Kết nối Multi-Slave. 43 3.1.3.3 Kết nối Multi-Master 44 3.2 Web server. 45 3.2.1 Web server là gì? 45 3.2.1.1 Hoạt động của máy chủ Web 46 Page | viii Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp
10. 3.2.1.2 HTML là gì? 47 3.2.2 Web server trong lập trình Arduino 47 3.2.2.1 Yêu cầu phần cứng 48 3.2.2.2 Kết nối Ethernet Shield 49 3.2.2.3 Thiết lập mạng 50 3.3 Tổng quan về Ethernet 51 3.3.1 Cấu trúc khung tin Ethernet 51 3.3.2 Cấu trúc địa chỉ Ethernet 53 3.3.3 Đặc tính điện 53 3.3.4 Các loại khung Ethernet 54 3.3.4.1 Các loại khung uniscat 54 3.3.4.2 Các loại khung boardcast. 54 3.3.4.2 Các khung Multicast 55 3.3.5 Các loại Ethernet. 55 3.3.5.1 Các hệ thống Ethernet 10Mb/s 55 3.3.5.2 Các hệ thống Ethernet tốc độ 100Mb/s- Ethernet cao tốc(fast Ethernet) 55 3.3.5.3 Các hệ thống Giga Ethernet 56 3.3.5.4 Chuẩn IEEE 802 56 Chương 4 57 THIẾT KẾ HỆ THỐNG 57 4.1 Sơ đồ khối của hệ thống 57 4.1.1 Yêu cầu của hệ thống 57 4.1.2 Sơ đồ khối và chức năng mỗi khối 58 4.1.2.1 Sơ đồ khối 58 4.1.2.2 Chức năng các khối 58 4.1.3 Hoạt động của hệ thống 59 4.1.4 Cấu hình cơ bản của hệ thống 59 4.2. Thiết kế, tính toán hệ thống 60 4.2.1. Khối 1: Xử lý trung tâm 60 Page | ix Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp
11. 4.2.1.1.Phương án thiết kế 60 4.2.1.1.1. Phần cứng 61 4.2.1.1.1.1. Sơ đồ nguyên lý 61 4.2.1.1.1.2. Sơ đồ, chức năng 62 4.2.1.1.1.3. Kết nối 63 4.2.1.1.2. Phần mềm 65 4.2.2 Khối 2: Module cảm biến mưa. 66 4.2.2.1 Phương án thiết kế 66 4.2.2.2 Sơ đồ nguyên lí 67 4.2.2.3 Kết nối 67 4.2.3 Khối 3 : Khối công suất 67 4.2.3.1 Phương án thiết kế 67 4.2.3.2 Sơ đồ nguyên lí 68 4.2.3.3 Kết nối 69 4.2.4 Khối 4 : Động cơ 69 4.2.4.1 Phương án thiết kế 69 4.2.4.2 Sơ đồ nguyên lí 70 4.2.4.3 Kết nối 70 4.2.5 Khối 5 : giao tiếp thiết bị ngoại vi 70 4.2.5.1 Phương án thiết kế 70 4.2.5.2 Kết nối 71 4.2.6 Khối 6 : Giao diện webserver 71 4.2.6.1 Yêu cầu 71 4.2.6.2 Phần mềm 72 4.2.6.2.1 Cảm biến 72 4.2.6.2.2 Nút nhấn cơ/nút nhấn giao diện web 73 4.2.6.3.Thiết kế giao diện chính của chương trình 73 4.2.7 Triển khai mô hình thực tế 76 Chương 5 78 KẾT QUẢ 78 Page | x Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp
12. 5.1 Kết quả nghiên cứu 78 5.1.1 Kết quả phần cứng : 78 5.1.2 Kết quả phần mềm 82 5.1.2.1 Truy cập giao diện điều khiển Webserver 82 5.1.2.2 Chức năng chính 83 5.2 Phân tích ưu, nhược điểm: 83 Chương 6 85 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 85 6.1 Kết luận 85 6.1.1 Kết quả đạt được 85 6.1.2 Ý nghĩa 86 6.2 Hướng phát triển 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO 87 PHỤ LỤC : CHƯƠNG TRÌNH 89 Page | xi Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp
13. DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT IoT - Internet of Things I/O - Input/Output IDE - Integrated Development Environment USB - Universal Serial Bus PWM - Pulse Width Modulation LED - Light Emitting Diode LCD - Liquid Crystal Display RAM - Random Access Memory EEPROM - Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory SRAM - Static Random Access Memory TTL - Transistor - Transistor Logic PLC - Programmable Logic Controller SPI - Serial Peripheral Interface ADC - Analog-To-Digital Converter DAC - Digital To Analog Converter SPI - Serial Peripheral Interface LAN - Local Area Network UTP -Unshielded Twisted Pair MAC - Media Access Control SFD - Start Frame Delimiter CRC - cyclic redundancy checksum MAN - metropolitan area network. Page | xii Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp
14. DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Chương 2 Bảng 2. 1 : Một số thông số của Arduino R3 12 Bảng 2. 2 : Chức năng các chân L298N 25 Bảng 2. 3 : Chế độ kết nối cảm biến mưa 33 Chương 3 Bảng 3. 1 : Tóm tắt các tín hiệu của giao diện SPI 40 Bảng 3. 3 : Cấu trúc khung MAC theo IEEE 802.3/ Ethernet 51 Page | xiii Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp
15. DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ Chương 2 Hình 2. 1 : Những thành viên khởi xướng Arduino. 4 Hình 2. 2 : Arduino Diecimila 5 Hình 2. 3 : Arduino Duemilanove. 5 Hình 2. 4 : Arduino UNO 6 Hình 2. 5 : Arduino Leonardo. 6 Hình 2. 6 : Arduino Mega 2560 R3 6 Hình 2. 7 : Arduino Mega 6 Hình 2. 8 : Arduino Due (nền tảng ARM). 7 Hình 2. 9 : Arduino Nano. 7 Hình 2. 10 : LilyPad Arduino. 7 Hình 2. 11: Shield LCD key 8 Hình 2. 12: Shield Ethernet. 8 Hình 2. 13: Máy in 3D Makerbot điều khiển bằng Arduino Mega2560. 9 Hình 2. 14 : Thiết bị bay không người lái UAV 9 Hình 2. 15 : Robot di động tránh vật cản dùng Arduino nano và camera CMUCam. 10 Hình 2. 16 : Kit Arduino Uno R3. 11 Hình 2. 17: Cấu tạo kit Arduino Uno R3 13 Hình 2. 18 : Mặt trước của Kit Arduino Uno R3 13 Hình 2. 19 : Mặt sau của Kit Arduino Uno R3. 13 Hình 2. 20 : Vi điều khiển Atmega328. 14 Hình 2. 21: Vi điều khiển Atmega328. 14 Hình 2. 22: Sơ đồ chân. 15 Hình 2. 23: Các cổng vào/ra của Arduino Uno R3. 17 Hình 2. 24 : Phần mềm lập trình cho Arduino. 19 Hình 2. 25 : mạch cầu H 20 Hình 2. 26 : Dòng điện đi qua các động cơ. 20 Hình 2. 27 : Sơ đồ tổng quát của một mạch cầu H sử dụng transistor BJT 21 Hình 2. 28 : Sơ đồ dòng điện chạy trong mạch 22 Hình 2. 29 : Sơ đồ dòng điện chạy trong mạch 22 Hình 2. 30 : Hình ảnh thực tế L298N 23 Hình 2. 31 : Sơ đồ khối L298N 24 Hình 2. 32 : sơ đồ kết nối các chân 25 Hình 2. 33 : Mặt trước Arduino Ethernet Shield 28 Hình 2. 34 : Mặt sau Arduino Ethernet Shield 28 Hình 2. 35 : Board Arduino và Arduino Ethernet Shield sau khi được ghép nối 29 Page | xiv Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp
16. Hình 2. 36 : Cấu hình phần cứng Arduino ethernet shield 29 Hình 2. 37 : Kết nối Arduino Uno với Arduino Ethernet Shield 30 Hình 2. 38 : Module cảm biến mưa thực tế 32 Hình 2. 39 : Tấm cảm biến 32 Hình 2. 43 : Cấu tạo bên trong hộp giảm tốc. 34 Hình 2. 44 : Trục vít chuyển hướng vuông góc của hộp giảm tốc 34 Hình 2. 45 : Động cơ DC giảm tốc hộp số vuông 35 Hình 2. 46 : Hình ảnh thực tế module công tắc hành trình 36 Hình 2. 47 : Sơ đồ mạch module 37 Chương 3 Hình 3. 1 : Giao diện SPI 39 Hình 3. 2 : Truyền dữ liệu SPI 41 Hình 3. 3 : Giản đồ thời gian của giao tiếp SPI theo Motorola 41 Hình 3. 8 : Kết nối point-to-point, một master nối với một slave 42 Hình 3. 9 : Kết nối nhiều slave song song 43 Hình 3. 10 : Kết nối nối tiếp (Daisy-Chained) 44 Hình 3. 11 : Kết nối hai master song song đến một slave 44 Hình 3. 12 : Kết nối hai master với nhau 45 Hình 3. 13 : Mô hình Web server 45 Hình 3. 14 : Mô hình hoạt động của máy chủ Web 46 Hình 3. 15 : Arduino Uno 48 Hình 3. 16: Arduino Uno và Genuino 48 Hình 3. 17: Arduino Uno kết nối với Arduino Ethernet Shield 49 Hình 3. 18 : Rj45 50 Hình 3. 19 : Chuẩn cáp mạng CAT 6 50 Hình 3. 20 : Địa chỉ IP sau khi được thiết lập 51 Hình 3. 21 : Mã hóa Manchester 53 Hình 3. 22 : Mô hình truyền thông unicast 54 Page | xv Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp
17. Chương 4 Hình 4. 1 : Phác họa mô hình hệ thống 57 Hình 4. 2 : Sơ đồ khối của hệ thống 58 Hình 4. 3 : Sơ đồ nguyên lí 61 Hình 4. 4 : Sơ đồ nguyên lí của nút nhấn 62 Hình 4. 5 : Sơ đồ, chức năng các chân của board Arduino UNO 62 Hình 4. 6 : Hình ảnh kết nối thực tế 63 Hình 4. 7 : Sơ đồ nguyên lí kết nối của Arduino Uno và Arduino Ethernet shield. 64 Hình 4. 8 : Lưu đồ giải thuật phần mềm 65 Hình 4. 9 : Cảm biến mưa 66 Hình 4. 10 : Sơ đồ nguyên lí 67 Hình 4. 11 : Hình ảnh thực tế 68 Hình 4. 12 : Sơ đồ nguyên lí 68 Hình 4. 13 : Hình ảnh thực tế 69 Hình 4. 14 : Sơ đồ nguyên lí 70 Hình 4. 15 : Modem wifi cáp quang Gpon 71 Hình 4. 16 : Lưu đồ giải thuật kiểm tra cảm biến 72 Hình 4. 17 : Lưu đồ thuật toán nút nhấn cơ/nút nhấn trên web 73 Hình 4. 18 : Phác họa giao diện đơn giản trên web 74 Hình 4. 19 : Giao diện web xây dụng trên Arduino IDE 1.0.6 74 Hình 4. 20 : Giao diện thực tế trên giao diện điện thoại 75 Hình 4. 21 : Giao diện web qua trình duyệt web trên máy tính 75 Hình 4. 22 : Mô hình triển khai thực tế 76 Chương 5 Hình 5. 1 : Hình ảnh tổng thể của sản phẩm sau khi hoàn thành 79 Hình 5. 2 : Mặt trước của sản phẩm 79 Hình 5. 3 : Mặt sau của sản phẩm 80 Hình 5. 4 : Mặt trước của hộp điều khiển 80 Hình 5. 5 : Mặt sau của hộp điều khiển 81 Hình 5. 6 : Hình ảnh mạch thực tế 81 Hình 5. 7 : Truy cập địa chỉ IP của webserver 82 Hình 5. 8 : Giao diện điều khiển Webserve 83 Page | xvi Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp
18. Chương 1 -Tổng Quan Chương 1 TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu tình hình nghiên cứu hiện nay Ngày nay, sự phát triển nhanh chóng của công nghệ đang đem tới rất nhiều bất ngờ và giờ đây mọi thứ "không có gì là khó tưởng tượng". Công nghệ càng được ứng dụng nhiều trong các lĩnh vực, nhất là các lĩnh vực nhu cầu cuộc sống của con người. Công nghệ trở nên gần gũi thân thuộc với con người hơn, mang lại nhiều lợi ích to lớn hơn. Trong những năm trở lại đây, cụm từ smarthome (ngôi nhà thông minh) được nhắc đến nhiều không chỉ trong giới công nghệ mà còn trong lĩnh vực kiến trúc, thiết kế nhà ở. Đúng như cái tên của nó, ngôi nhà thông minh có thể mang đến cho người sử dụng những tính năng hữu ích, tiện dụng và hiện đại nhất nhờ việc kết hợp giữa kiến trúc và công nghệ trong nhà ở dân dụng. Thay vì chủ nhà phải dùng tay để điều khiển những chức năng chính trong ngôi nhà như: bật/tắt đèn chiếu sáng, hệ thống điều hòa, bình tắm nóng lạnh,hệ thống phơi đồ thì với công nghệ smarthome, chủ nhà sẽ giải quyết được tất cả những việc trên thông qua máy tính kết nối mạng internet, chiếc smartphone (điện thoại thông minh) hay tablet (chiếc máy tính bảng). Có thể hiểu đơn thuần rằng, chủ nhà chỉ cần thao tác trên các thiết bị công nghệ là có thể điều khiển các chức năng trong ngôi nhà theo ý muốn của mình. Khi thế giới dần tiến vào kỷ nguyên Internet of Things (IoT), sử dụng các thiết bị thông minh như máy tính hay smartphone, tablet để kết nối, điều khiển mọi vật dụng thì mô hình nhà thông minh sẽ là xu hướng nhà ở mà tất cả mọi người đều muốn sở hữu. 1.2. Tính cấp thiết của đề tài Trong cuộc sống hàng ngày của mỗi gia đình Việt Nam hiện nay. Công việc giặt đồ và phơi đồ trở thành một công việc hàng ngày của đa phần các bà, các mẹ, các chị, mỗi gia đình đều có một không gian cũng như hệ thống để phơi khô đồ sau khi giặt. Nhưng hầu hết hệ thống phơi đồ trong các hộ gia đình hiện nay đều thực hiện thủ công, đều thực hiện bằng tay, mất khá nhiều thời gian cũng như công sức, đôi khi gặp nhiều khó khăn khi gặp thời tiết không thuận lợi như mưa .v.v. Page | 1 Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp
19. Chương 1 -Tổng Quan Vậy bằng giải pháp nào các gia đình Việt có thể khắc phục được những vấn đề trên? Xuất phát từ tình hình trên, người thực hiện báo cáo đã mạnh dạn chọn tìm hiểu, nghiên cứu và thực hiện đề tài: “THIẾT KẾ GIÀN PHƠI THÔNG MINH” thuộc phạm vi các vấn đề đã nêu để làm khóa luận tốt nghiệp nhằm góp phần đáp ứng yêu cầu nghiên cứu lý luận cũng như những lợi ích mà giàn phơi mang lại là rất lớn, nó không chỉ giúp tiết kiệm diện tích, an toàn trong quá trình sử dụng mà còn tiết kiệm thời gian và công sức trong việc phơi đồ cho các gia đình hiện nay. Bên cạnh đó là khả năng linh hoạt, độ bền cao và tăng tính thẩm mỹ cho khu vực ban công và sân phơi của các gia đình, đặc biệt là đối với căn hộ chung cư, căn hộ cao cấp hay biệt thự. Đề tài này sẽ đáp ứng được các nhu cầu như sau: Hệ thống sẽ phát hiện mưa thông qua cảm biến, xử lí và tự động thu dọn đồ vào hệ thống mái che đảm bảo quần áo không bị ướt. Khi hết mưa hệ thống sẽ tự động kéo đồ ra phơi hoặc kéo ra cho thông thoáng quần áo. Khi đồ đã khô, chúng ta muốn thu dọn đồ có thể thu dọn đồ thông qua hộp nút nhấn điều khiển được gắn trên hệ thống. Ngoài ra, giải pháp điều khiển internet được đưa ra và tích hợp trên hệ thống giúp người sử dụng có thể điều khiển hệ thống ở bất kì nơi đâu thông qua mạng internet. Hệ thống giàn phơi thông minh đảm bảo tính tiện dụng, linh hoạt, tính an toàn trong quá trình sử dụng, tiết kiệm công sức, thời gian cho các gia đình Việt. 1.3. Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu về ứng dụng cũng như tính thực tiễn đề tài mang lại trong cuộc sống Vận dụng các kiến thức có được cũng như tìm tòi, tham khảo, nghiên cứu, thiết kế, xây dựng hệ thống giàn phơi thông minh dựa trên nhu cầu thực tiễn đó. 1.4. Nhiệm vụ nghiên cứu Nghiên cứu các vấn đề lý luận chung về Board Arduino và ứng dụng của nó. Tìm hiểu về hệ thống dàn phơi đồ cũng như nhu cầu thực tế của nó trong các hộ gia đình hiện nay. Trên cơ sở đó đề xuất một giải pháp thiết kế hệ thống giàn phơi đồ thông mình nhằm đáp ứng được nhu cầu thực tế đó. Page | 2 Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp
20. Chương 1 -Tổng Quan 1.5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Kit Arduino Uno R3. Module Arduino ethernet shield. Module cảm biến mưa. Động cơ DC giảm tốc hộp số vuông. Chuẩn kết nối internet. Lập trình Webserver đơn giản. 1.6. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu tài liệu. Phương pháp quan sát. Phương pháp nghiên cứu sản phẩm thực tế. Phương pháp phân tích, tổng hợp, 1.7. Bố cục đồ án Bố cục gồm có 6 chương: Chương 1: Tổng quan Chương này xoay quanh giới thiệu chung về đề tài, lý do chọn đề tài, mục tiêu của đề tài, . Chương 2: Cơ sở lý thuyết Giới thiệu tổng quan về lý thuyết liên quan cũng như các thiết bị phần cứng sử dụng trong hệ thống. Chương 3: Nội dung nghiên cứu chính Chương 4: Thiết kế hệ thống Chương này đề cập đến các yêu cầu và chức năng của phần cứng, chi tiết sơ đồ khối, chức năng từng khối và sơ đồ nguyên lý từng khối, xây dựng lưu đồ giải thuật cho phần cứng và phần mềm. Chương 5: Kết quả Trình bày kết quả đạt được của đề tài. Chương 6: Kết luận và hướng phát triển Đánh giá các kết quả đã được, những hạn chế thiếu sót, kết luận và hướng phát triển của đề tài tương lai. Page | 3 Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp
21. Chương 2 – Cơ Sở Lý Thuyết Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1. Kit Arduino Uno R3 2.1.1. Lịch sử ra đời của Arduino Arduino thực sự đã gây sóng gió trên thị trường người dùng DIY (là những người tự chế ra sản phẩm của mình) trên toàn thế giới trong vài năm gần đây, gần giống với những gì Apple đã làm được trên thị trường thiết bị di động. Số lượng người dùng cực lớn và đa dạng với trình độ trải rộng từ bậc phổ thông lên đến đại học đã làm cho ngay cả những người tạo ra chúng phải ngạc nhiên về mức độ phổ biến. Hình 2. 1 : Những thành viên khởi xướng Arduino. Arduino là gì mà có thể khiến ngay cả những sinh viên và nhà nghiên cứu tại các trường đại học danh tiếng như MIT, Stanford, Carnegie Mellon phải sử dụng; hoặc ngay cả Google cũng muốn hỗ trợ khi cho ra đời bộ kit Arduino Mega ADK dùng để phát triển các ứng dụng Android tương tác với cảm biến và các thiết bị khác? Arduino thật ra là một bo mạch vi xử lý được dùng để lập trình tương tác với các thiết bị phần cứng như cảm biến, động cơ, đèn hoặc các thiết bị khác. Đặc điểm nổi bật của Arduino là môi trường phát triển ứng dụng cực kỳ dễ sử dụng, với một ngôn ngữ lập trình có thể học một cách nhanh chóng ngay cả với người ít am hiểu về điện tử và lập trình. Và điều làm nên hiện tượng Arduino chính là mức giá rất Page | 4 Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp
22. S K L 0 0 2 1 5 4