Đồ án Thiết kế và thi công mô hình điều khiển đèn chiếu sáng và thiết bị bằng giọng nói trên hệ điều hành android (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Thiết kế và thi công mô hình điều khiển đèn chiếu sáng và thiết bị bằng giọng nói trên hệ điều hành 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 TỬ - TRUYỀN THÔNG THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN ĐÈN CHIẾU SÁNG VÀ THIẾT BỊ BẰNG GIỌNG NÓI TRÊN HỆ ĐIỀU HÀNH ANDROID GVHD: ThS. TRƯƠNG NGỌC ANH SVTH: NGUYỄN VĂN PHÚ MSSV: 15341023 SVTH: NGUYỄN HIẾU THÀNH MSSV: 15341027 S K L 0 0 4 4 9 9 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 01/2017
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 CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN ĐÈN CHIẾU SÁNG VÀ THIẾT BỊ BẰNG GIỌNG NÓI TRÊN HỆ ĐIỀU HÀNH ANDROID GVHD: ThS. Trương Ngọc Anh SVTH 1: Nguyễn Văn Phú MSSV: 15341023 SVTH 2: Nguyễn Hiếu Thành MSSV: 15341037 Tp. Hồ Chí Minh - 01/2017
3. 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 CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN ĐÈN CHIẾU SÁNG VÀ THIẾT BỊ BẰNG GIỌNG NÓI TRÊN HỆ ĐIỀU HÀNH ANDROID GVHD: Th.S Trương Ngọc Anh SVTH: Nguyễn Văn Phú MSSV: 15341023 SVTH: Nguyễn Hiếu Thành MSSV: 15341027 Tp. Hồ Chí Minh – 01/2017
4. 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 10 tháng 1 năm 2016 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Văn Phú MSSV: 15341023 Nguyễn Hiếu Thành MSSV: 15341027 Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện - Điện tử Mã ngành: 341 Hệ đào tạo: Đại học chính quy (CT) Mã hệ: 1 Khóa: 2015 Lớp: 153410A I. TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN ĐÈN CHIẾU SÁNG VÀ THIẾT BỊ BẰNG GIỌNG NÓI TRÊN HỆ ĐIỀU HÀNH ANDROID II. NHIỆM VỤ 1. Các số liệu ban đầu: - Th.S Nguyễn Vũ Quỳnh, Điều Khiển Thiết Bị Bằng Giọng Nói Truyền Từ Xa, Báo cáo nghiên cứu khoa học, trường ĐH Lạc Hồng, Đồng Nai, 2009. - Trang web học cách sử dụng App Inventor để lập trình ứng dụng cho hệ điều hành android, địa chỉ web: 2. Nội dung thực hiện: - NỘI DUNG 1: Thiết kế, thi công mạch nguồn 5V DC – 2A. - NỘI DUNG 2: Thiết kế, thi công mạch ổ cắm. - NỘI DUNG 3: Thiết kế, thi công đèn led RGB. - NỘI DUNG 4: Thiết kế giao diện điều khiển trên điện thoại Android OS bằng chương trình App Inventor. - NỘI DUNG 5: Lập trình giao tiếp giữa module ESP 8266 với điện thoại android qua sóng WIFI. - NỘI DUNG 6: Viết chương trình cho module ESP 8266 điều khiển đèn và ổ cắm - NỘI DUNG 7: Lắp ráp các khối điều khiển vào thiết bị. - NỘI DUNG 8: Chạy thử nghiệm toàn bộ hệ thống. - NỘI DUNG 9: Cân chỉnh hệ thống. i
5. - NỘI DUNG 10: Đánh giá kết quả thực hiện. - NỘI DUNG 11: Viết sách luận văn. Báo cáo đề tài tốt nghiệp. III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 15/09/2016 IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 15/01/2017 V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: ThS. Trương Ngọc Anh CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM. ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP ii
6. 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 18 tháng 9 năm 2016 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: NGUYỄN VĂN PHÚ Lớp: 153410A MSSV:15341023 Họ tên sinh viên 2: NGUYỄN HIẾU THÀNH Lớp: 153410A MSSV:15341027 Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN ĐÈN CHIẾU SÁNG VÀ THIẾT BỊ TRONG CĂN HỘ BẰNG GIỌNG NÓI TRÊN HỆ ĐIỀU HÀNH ANDROID Tuần/ Xác nhận Nội dung ngày GVHD  Tìm hiếu, lựa chọn loại ESP8266 1  Tìm hiểu cấu tạo, cách điều khiển led RGB  Dùng ESP8266 Note MCU điều khiển trực tiếp led RGB 2  Viết ứng dụng nhận dạng giọng nói trên Android  Cài đặt ESP8266 ở chế độ phát Wifi (Access Point), Nhận dữ liệu từ điện thoại điều khiển led 3  Viết ứng dụng kết nối điện thoại với ESP (AP), sau đó gửi tín hiệu điều khiển  Cài đặt ESP8266 ở chế độ truy cập Internet 4 (Station), với tên và mật khẩu được cài đặt trước.  Cài đặt ESP8266 ở chế độ truy cập Internet (Station), với tên và mật khẩu bất kỳ, nhận từ điện thoại. 5  Viết ứng dụng kết nối điện thoại với ESP8266 (STA), sau đó gửi tên và mật khẩu.  Tách chuỗi tên và mật khẩu từ modem 6  Ghi/đọc giá trị của tên và mật khẩu vào vùng nhớ 7 EEPROM của ESP  Xây dựng HTML đơn giản, là nơi gửi tín hiệu phản hồi từ ESP8266 cho điện thoại 8  Viết ứng dụng nhận dữ liệu từ HTML, hiển thị trên điện thoại iii
7.  Kết hợp 2 chế độ AP và STA hoạt động đúng theo từng trường hợp. 9  Kiểm tra, chạy thử nhiều lần 10  Thiết kế phần cứng, gồm đèn led RGB, ổ cắm điều khiển Wifi 11  Hoàn thiện phần cứng, phần mềm 12  Kiểm tra, chạy thử toàn hệ thống 13 14  Viết báo cáo (word, power point) 15  Hoàn chỉnh báo cáo, kiểm tra lần cuối. Nộp 16 GVHD nhận xét, in. GV HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ và tên) iv
8. LỜI CAM ĐOAN Đề tài này là do nhóm em 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 Nguyễn Văn Phú Nguyễn Hiếu Thành v
9. LỜI CẢM ƠN Em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Trương Ngọc Anh - Giảng viên bộ môn Điện Tử Công Nghiệp, đã trực tiếp hướng dẫn và tận tình giúp đỡ tạo điều kiện để hoàn thành tốt đề tài. Em xin gởi lời chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa Điện-Điện Tử đã tạo những điều kiện tốt nhất cho em hoàn thành đề tài. Em cũng gửi lời đồng cảm ơn đến các bạn lớp 153410A đã chia sẻ trao đổi kiến thức cũng như những kinh nghiệm quý báu trong thời gian thực hiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn! Người thực hiện đề tài Nguyễn Văn Phú Nguyễn Hiếu Thành vi
10. MỤC LỤC Nhiệm vụ đồ án i Lịch trình iii Cam đoan v Lời cảm ơn vi Mục lục vii Liệt kê hình vẽ ix Liệt kê bảng vẽ xii Tóm tắt xiii CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1 1.1. Đặt vấn đề 1 1.2. Mục tiêu 2 1.3. Nội dung nghiên cứu 2 1.4. Giới hạn 3 1.5. Bố cục 3 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 5 2.1. Ảnh hưởng của màu sắc đến tâm lý của con người 5 2.2. Công nghệ nhận dạng giọng nói 5 2.3. Giới thiệu phần cứng 6 2.3.1. Đèn led RGB 6 2.3.2. ESP8266 D1 mini 11 2.3.3 Bộ nhớ chương trình 19 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ. 21 3.1 Giới thiệu 21 3.2 Tính toán và thiết kế hệ thống 21 3.2.1 Sơ đồ khối hệ thống 21 3.2.2 Tính toán và thiết kế mạch 24 3.3. Sơ đồ nguyên lý của toàn mạch 26 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG 27 4.1 Giới thiệu. 27 4.2 Thi công hệ thống 27 4.2.1 Thi công mạch in 27 4.2.2 Lắp ráp và kiểm tra 30 vii
11. 4.3. Đóng gói và thi công mô hình 31 4.3.1 Đóng gói bộ điều khiển 31 4.3.2 Thi công mô hình 34 4.4 Lập trình hệ thống 35 4.4.1 Lưu đồ giải thuật 35 4.4.2 Phần mềm lập trình cho vi điều khiển 40 4.4.3 Phần mềm lập trình cho điện thoại android 54 4.5 Tài liệu hướng dẫn sử dụng, thao tác 62 4.5.1 Viết tài liệu hướng dẫn sử dụng 62 4.5.2 Quy trình thao tác 66 CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ 68 5.1 Kết quả và nhận xét. 79 5.2 Đánh giá 81 CHƯƠNG 6. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN. 94 6.1 Kết luận . 94 6.2 Hướng phát triển 94 TÀI LIỆU THAM KHẢO 95 PHU LỤC 96 viii
12. LIỆT KÊ HÌNH VẼ Hình Trang Hình 2.1: Cấu tạo led WS2812B 8 Hình 2.2: Hình thực tế led WS2812B 8 Hình 2.3: Sơ đồ chân led WS2812B 8 Hình 2.4: Biểu đồ thời gian của các mã điều khiển led WS2812B 9 Hình 2.5: Cách kết nối điều khiển 3 led WS2812B 10 Hình 2.6: Phương pháp truyền dữ liệu led WS2812B 10 Hình 2.7: Sơ đồ kết nối led WS2812B 10 Hình 2.8: Cách pha màu RGB 11 Hình 2.9: Giá trị các mẫu màu RGB 11 Hình 2.10: Mặt trước và mặt sau của ESP8266 D1 MINI 12 Hình 2.11: Định nghĩa chân trên mạch ESP 8266 D1 MINI 13 Hình 2.12: Sơ đồ chân ESP8266EX 17 Hình 2.13: Sơ đồ khối chức năng ESP-8266EX 18 Hình 2.14: Sơ đồ kết nối WIFI 19 Hình 3.1: Sơ đồ khối điều khiển đèn và thiết bị từ điện thoại 22 Hình 3.2: Sơ đồ khối xử lý tín hiệu của mạch led RGB 22 Hình 3.3: Sơ đồ khối xử lý tín hiệu của mạch ổ cắm 23 Hình 3.4: Sơ đồ nguyên lý mạch đèn led RGB 25 Hình 3.5: Sơ đồ nguyên lý mạch ổ cắm 26 Hình 3.6: Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn cho ổ cắm 26 Hình 3.7: Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 26 Hình 4.1: Sơ đồ mạch in PCB mạch led RGB 27 Hình 4.2: Sơ đồ bố trí linh kiện trên mạch led RGB 28 Hình 4.3: Sơ đồ mạch in PCB mạch ổ cắm 28 Hình 4.4: : Sơ đồ bố trí linh kiện trên mạch ổ cắm 29 Hình 4.5: Mạch đèn led RGB thực tế 30 Hình 4.6: Mạch ổ cắm thực tế mặt trước và sau 31 Hình 4.7: Bên trong hộp đèn 32 Hình 4.8: Hộp đèn đã dược đóng gói 32 Hình 4.9: Bên trong ổ cắm điện 33 Hình 4.10: Ổ cắm đã dược đóng gói 33 Hình 4.11: Mô hình đèn led RGB 34 ix
13. Hình 4.12: Mô hình ổ cắm điện 34 Hình 4.13: Lưu đồ cho điện thoại 35 Hình 4.14: Lưu đồ cho ESP8266 36 Hình 4.15: Lưu đồ điều khiển cho led 37 Hình 4.16: Lưu đồ điều khiển cho ổ cắm 39 Hình 4.17: Giao diện của chương trình Arduino IDE v1.6.5 41 Hình 4.18: Thêm thư viện hỗ trợ ESP88266 41 Hình 4.19: Thêm board lập trình IDE 42 Hình 4.20: Cài đặt thư viện ESP8266 42 Hình 4.21: Chọn board ESP8266 để viết chương trình 43 Hình 4.22: Thiết lập các thông số cho Arduino IDE 43 Hình 4.23: Tạo mới một chương trình 44 Hình 4.24: Chương trình nhấp nháy led 44 Hình 4.25: Chương trình đang được nạp cho ESP8266 45 Hình 4.26: Hoàn tất việc nạp chương trình 45 Hình 4.27: Dùng mail đăng nhập để sử dụng App Inventor 54 Hình 4.28: Tạo project mới 55 Hình 4.29: Màn hình nút nhấn và nhãn đã được tạo trong giao diện điện thoại 55 Hình 4.30: Thuộc tính của đối tượng 56 Hình 4.31: Màn hình viết chương trình 56 Hình 4.32: Chương trình nhấn nút thay đổi chữ 57 Hình 4.33: Màn hình tạo mã QR để mô phỏng 57 Hình 4.34: Biểu tượng ứng dụng của App Inventor 58 Hình 4.35: Giao diện quét mã QR 58 Hình 4.36: Màn hình tạo mã QR, tải chương trình về điện thoại 59 Hình 4.37: Chương trình nhận dạng giọng nói khi cài đặt 59 Hình 4.38: Chương trình lưu chữ vào bộ nhớ Tiny 60 Hình 4.39: Chương trình so sánh chữ điều khiển đèn 61 Hình 4.40: Màn hình điều khiển ở chế độ giọng nói 63 Hình 4.41: Màn hình hiển thị lời nói vừa được ghi 64 Hình 4.42: Màn hình hiển thị thông báo từ vừa nói không có dữ liệu 64 Hình 4.43: Màn hình điều khiển ở chế độ tay 65 Hình 4.44: Màn hình các nút bấm thay đổi trạng thái 66 Hình 4.45.: Màn hình thêm đèn 67 Hình 4.46: Màn hình hiển thị đèn tương ứng khi cài đặt số lượng 68 x
14. Hình 4.47: Màn hình cài đặt IP và “khẩu lệnh” cho đèn 69 Hình 4.48:Màn hình quét IP của ứng dụng Fing 70 Hình 4.49: Màn hình nhập và cài đặt IP cho đèn 71 Hình 4.50: Màn hình hiển thị IP ĐÈN 1 đã lưu thành công 72 Hình 4.51: Màn hình cài đặt giọng nói cho đèn 73 Hình 4.52: Màn hình lưu nội dung vừa nói vào chế độ 1 và xem nội dung đã lưu 74 Hình 4.53: Màn hình thêm đèn 75 Hình 4.54: Màn hình hiển thị đèn tương ứng khi cài đặt số lượng 76 Hình 4.55: Màn hình cài đặt IP và “khẩu lệnh” cho đèn 77 Hình 4.56: Màn hình cài đặt giọng nói cho ổ cắm 78 Hình 4.57: Màn hình lưu nội dung vừa nói vào chế độ 1 và xem nội dung đã lưu 79 Hình 5.1: Giao diện android 5.0 (trái) và giao diện android 5.1 (phải) 84 Hình 5.2: Giao diện thông tin của ứng dụng 85 Hình 5.3: Giao diện phần mềm sau khi nói khẩu lệnh “ xem phim” 86 Hình 5.4: Đèn sáng màu vàng tương ứng với chế độ “xem phim” 86 Hình 5.5: Giao diện phần mềm sau khi nói khẩu lệnh “ tiệc tùng” 87 Hình 5.6: Đèn sáng màu vàng tương ứng với chế độ “tiệc tùng” 87 Hình 5.7: Giao diện phần mềm sau khi nói khẩu lệnh “tiếp khách” 88 Hình 5.8: Đèn sáng màu vàng tương ứng với chế độ “tiếp khách” 88 Hình 5.9: Giao diện phần mềm sau khi nói khẩu lệnh “bật thiết bị số 1” 89 Hình 5.10: Đèn số 1 sáng tương ứng với khẩu lệnh “bật thiết bị số 1” 89 Hình 5.11: Giao diện phần mềm sau khi nói khẩu lệnh “bật thiết bị số 2” 90 Hình 5.12 : Đèn số 2 sáng tương ứng với khẩu lệnh “bật thiết bị số 2” 90 Hình 5.14: Đèn số 3 sáng tương ứng với khẩu lệnh “bật thiết bị số 3” 91 Hình 5.13: Giao diện phần mềm sau khi nói khẩu lệnh “bật thiết bị số 3” 91 Hình 5.16: Đèn USB số 1 sáng tương ứng với khẩu lệnh “bật thiết bị số 4” 92 Hình 5.15: Giao diện phần mềm sau khi nói khẩu lệnh “bật thiết bị số 4” 92 Hình 5.17: Giao diện phần mềm sau khi nói khẩu lệnh “bật thiết bị số 5” 93 Hình 5.18: Đèn USB số 2 sáng tương ứng với khẩu lệnh “bật thiết bị số 5” 93 xi
15. LIỆT KÊ BẢNG Bảng Trang Bảng 2.1: Thông số tối đa của led WS2812B 8 Bảng 2.2: Thông số các led thành phần của led WS2812B 9 Bảng 2.3: Thời gian truyền dữ liệu led WS2812B 9 Bảng 2.4: Chức năng các chân của ESP8266 D1MINI 13 Bảng 2.5: Các thông số kỹ thuật chính 15 Bảng 2.6: Định nghĩa các chân ESP8266EX 17 Bảng 3.1: So sánh các modul IoT wifi ESP8266 23 Bảng 3.2: So sánh các loại led RGB 24 Bảng 3.3: Tổng hợp giá trị điện áp và dòng điện trong mạch 26 Bảng 4.1. Danh sách các linh kiện 29 Bảng 5.1: Đánh giá các tiêu chuẩn đặt ra 82 Bảng 5.2: Đánh giá các khoảng cách điều khiển 83 Bảng 5.3: Đánh giá điều khiển bằng khẩu lệnh 83 xii
16. TÓM TẮT Việc sử dụng ánh sáng không chỉ để cho mục đích chiếu sáng bình thường, mà nó còn được sử dụng như một thiết bị có khả năng cung cấp các ánh sáng có màu sắc khác nhau làm phong phú và tạo cảm giác vui vẻ, thân thiện, hài hòa giữa con người với các thiết bị trong nhà. Thiết bị đèn led được thiết kế từ những bóng đèn led nhỏ nhưng lại mang đến những điều mới mẻ và thú vị trong căn nhà của bạn, đèn led RGB là một loại đèn led có khả năng thay đổi màu sắc dựa trên phương pháp điều khiển từng bóng đèn led có ba màu cơ bản là đỏ, xanh lá và xanh lam theo cơ chế tỷ số nhất định sẽ cho ra nhiều màu khác nhau. Việc tích hợp ba bóng đèn led và một con chip sử lý giúp cho việc điều khiển dể dáng hơn vào trong một hình khối nhỏ chỉ vài mm là một bước tiến của ngành khoa học kỹ thuật, nó làm tối thiểu vùng không gian có thể để hàng ngàn led, việc sử dụng vào các ứng dụng trong đời sống là rất dể dàng và đơn giản. Việc điều khiển bóng đèn RGB qua điện thoại thông minh rất hữ ích, mọi người có thể thoải mái ngồi tại chỗ và chỉ việc điều khiển thiết bị trong nhà của mình bằng giọng nói qua phần mềm được thiết kế dành riêng cho hệ điều hành Android. Hai sản phẩm trong đề tài này đã đáp ứng được những yêu cầu đặt ra cho một thiết bị điện trong nhà, tiện lợi, an toàn, thân thiện, đơn giản hóa trong quá trình sử dụng và bào trì sữa chữa Nhóm em xin chân thành cảm ơn. xiii
17. CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN Chương 1. TỔNG QUAN 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày nay, điện thoại thông minh là vật dụng không thể thiếu trong cuộc sống của con người. Ngoài các tính năng như: chụp ảnh, lướt wed, check mail, xem phim, nghe nhạc, thì điện thoại thông minh còn là công cụ để điều khiển các thiết bị khác như: đèn, quạt, tivi, Nhưng ở giai đoạn hiện nay có rất nhiều người đang cảm thấy khó chịu khi phải thao tác những nút bé xíu trên điện thoại, mất rất nhiều thời gian để xóa đi, nhập lại vài dòng tin nhắn hay chuyển màn hình để điều khiển nhiều thiết bị cùng một lúc [5]. Như vậy, họ phải mua điện thoại khác hay một cái gì đó tương tự có màn hình to hơn để việc điều khiển trở nên dễ dàng, nhưng nó lại phát sinh một vấn đề khác đó là điện thoại quá cỡ, khó khăn trong việc mang theo Vậy, cách tối ưu hơn là dùng giọng nói điều khiển, vẫn là chiếc điện thoại ấy nhưng các nút bấm chỉ còn là một, sẽ không còn các nút bấm bé xíu, không cần chuyển qua, chuyển lại các màn hình mà thay vào đó là bằng “một câu nói giải quyết tất cả”. Cùng với sự phát triển của Iot (Internet of thing) một cụm từ đã, đang và sẽ là một trào lưu công nghệ trong tương lai. Tất cả các thiết bị sẽ không còn hoạt động một các riêng lẻ nữa mà rất có thể nó sẽ được hoạt động trong cùng một hệ thống kết hợp nhiều thiết bị được kết nối với mạng internet và được điều khiển, giám sát một cách trực tiếp hay gián tiếp từ con người hay một hệ thống điều khiển cấp cao từ xa khác. Các thiết bị đó sẽ không chỉ hoạt động với các phương pháp điều khiển truyền thống bằng tay, hay bằng cơ cấu kéo đẩy nữa mà thay vào đó nó sẽ hoạt động theo các cử chỉ, ánh mắt, hành động, giọng nói hay cả ý nghĩ của con người. Từ những nguyên nhân trên nhóm em chọn hướng đề tài là “THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN ĐÈN CHIẾU SÁNG VÀ THIẾT BỊ TRONG CĂN HỘ BẰNG GIỌNG NÓI TRÊN HỆ ĐIỀU HÀNH ANDROID”. Việc sử dụng đèn led để phục vụ cho nhu cầu chiếu sáng của gia đình và công cộng đã được ứng dụng rộng rãi nhờ những tính năng ưu việt của nó như hoạt động với hiệu suất cao nhưng tiêu tốn năng lượng rất thấp, tuổi thọ cao cùng với giá thành thấp. Sự đa dạng về chủng loại, hình dáng và giá thành đã làm phong phú và có nhiều BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 1
18. CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN sự lựa chọn hơn cho khách hàng cũng như cho các nhà sản xuất thiết bị sự dụng bóng đèn led. Trong đồ án này, nhóm em sử dụng một loại đèn led có khả năng thay đổi màu sắc và có tích hợp một con IC điều khiển giúp phân chia các tỷ lệ điện áp vào các led bên trong để được màu sắc mong muốn khi được điều khiển từ thiết bị điều khiển. Theo [5] ứng dụng dùng IC chuyên dụng HM2007 để nhận dạng giọng nói, muốn sử dụng được thì người dùng phải “huấn luyện” trước, sao đó hệ thống mã hóa giọng nói đó thành tín hiệu số, ví dụ nói “đèn” thì hệ thống sẽ lưu lại tương ứng mã “01”, mỗi khi nghe đúng từ này thì thực hiện chức năng “01” do người lập trình, chi tiết cách huấn luyện và sử dụng bạn có thể xem ở [7]. Nhược điểm là mạch này ghi được 40 mã lệnh, giá thành đắt khoảng 150 USD [7], mất dữ liệu huấn luyện khi mất nguồn (hết pin) [5]. Theo [7] thiết kế phần mềm nhận dạng giọng nói trên hệ điều hành android, kết nối bluetooth gửi tín hiệu cho Uno R3 để điều khiển led đơn sáng- tắt. Bài viết mang tính chất tiền đề, điều khiển ngõ ra tín hiệu nhỏ (led đơn), truyền nhận bằng bluetooth giới hạn phạm vi, không thích hợp cho việc kết nối nhiều thiết bị cùng lúc. Ngoài ra, với ổ cắm thông minh [5] bạn có thể điều khiển các thiết bị từ xa thông qua sóng RF. Tuy nhiên, sóng RF có thể bị nhiễu do bên ngoài có nhiều hệ thống sử dụng ở nhiều tần số khác nhau. 1.2. MỤC TIÊU Thiết kế và thi công đèn led RGB, ổ cắm điện được kết nối qua sóng wifi và điều khiển từ điện thoại thông minh hoặc máy tính bảng chạy hệ điều hành Android. Muốn điều khiển thiết bị nào, người dùng chỉ cần dùng “khẩu lệnh” nói trực tiếp vào điện thoại thì thiết bị đó được tác động. 1.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Dưới đây là các nội dung chính sẽ được thực hiện trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp của nhóm. NỘI DUNG 1: Thiết kế, thi công mạch nguồn 5V DC – 2A. NỘI DUNG 2: Thiết kế, thi công mạch ổ cắm. NỘI DUNG 3: Thiết kế, thi công đèn led RGB. NỘI DUNG 4: Thiết kế giao diện điều khiển trên điện thoại Android OS bằng chương trình App Inventor. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 2
19. CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN NỘI DUNG 5: Lập trình giao tiếp giữa module ESP 8266 với điện thoại android qua sóng WIFI. NỘI DUNG 6: Viết chương trình cho module ESP 8266 điều khiển đèn và ổ cắm NỘI DUNG 7: Lắp ráp các khối điều khiển vào thiết bị. NỘI DUNG 8: Chạy thử nghiệm toàn bộ hệ thống. NỘI DUNG 9: Cân chỉnh hệ thống. NỘI DUNG 10: Đánh giá kết quả thực hiện. NỘI DUNG 11: Viết sách luận văn. Báo cáo đề tài tốt nghiệp. 1.4. GIỚI HẠN Dưới đây là các thông số giới hạn của đề tài: Kích thước đèn led RGB (D=15cm), số lượng led 48. Kích thước ổ cắm 15x15x5 cm, gồm 3 ngõ ra 220VAC, 2 ngõ ra USB 5VDC. Mô hình thi công có kích thước 50x50 cm. Sóng wifi của esp8266 tối ưu trong tầm 25m. Hệ thống chỉ sử dụng trong nhà. 1.5. BỐ CỤC Chương 1: Tổng quan. Chương này trình bày đặt vấn đề dẫn nhập lý do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung nghiên cứu, các giới hạn thông số và bố cục đồ án. Chương 2: Cơ sở lý thuyết. Chương này trình bày phần lý thuyết của đề tài, giới thiệu phần cứng của đồ án. Chương 3: Thiết kế và tính toán. Chương này trình bày đặt sơ đồ khối, tính toán, thiết kế nguyên lý mạch bao gồm khối nguồn, khối điều khiển, khối chấp hành của đồ án. Chương 4: Thi công hệ thống. Chương này trình bày mạch PCB, ảnh thực tế, quá trình thi công, kiểm tra mạch, lưu đồ giải thuật, trình bày các phần mềm sử dụng liên quan, viết tài liệu sử dụng. Chương 5: Kết quả, nhận xét, đánh giá. Chương này trình bày trình bày kết quả của cả quá trình nghiên cứu, nhận xét và đánh giá sản phẩm. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 3
20. CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN Chương 6: Kết luận và hướng phát triển. Chương này trình bày phần nhận xét, đánh giá và hướng phát triển của đồ án. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 4
21. CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 ẢNH HƯỞNG CỦA MÀU SẮC ĐẾN TÂM LÝ CON NGƯỜI Màu sắc rất quan trọng trong cuộc sống của con người vì nó có ảnh hưởng đến tâm lý của con người, của sống thật tẻ nhạt khi chỉ có 2 màu đen và trắng. Bạn sẽ cảm thấy tràn đầy năng lượng khi ở trong căn phòng màu đỏ, bạn có cảm giác dễ chịu, thoải mái khi ở căn phòng màu vàng, hay màu xanh được cho là màu sắc có thể làm dịu và thư giãn [1]. Trong những thời điểm khác nhau thì con người có những tâm lý khác nhau, khi giận dữ bạn cần ở trong phòng màu xanh lá để bình tĩnh hơn, khi tổ chức sinh nhật bạn cần có không gian lãng mạn, huyền ảo trong phòng màu vàng, khi làm việc bạn cần ánh sáng trắng để tinh thần sáng suốt, làm việc hiệu quả [1]. Thay vì bạn phải gắn thật nhiều đèn và công tắc để thích hợp với tâm trạng của bạn, thì với một đèn RGB điều khiển bằng giọng nói bạn sẽ thay đổi được nhiều màu khác nhau, không cần tốn quá nhiều chi phi, lắp đặt dễ dàng. 2.2 CÔNG NGHỆ NHẬN DẠNG GIỌNG NÓI Cơ chế của công nghệ nhận dạng giọng nói (speech to text): khi chúng ta phát âm vào thiết bị, thiết bị sẽ tạo ra một tệp tin âm thanh và chuyển về một server nào đó của google và server này sẽ trả lại một mảng các chuỗi ký tự gần giống với âm thanh bạn phát ra trong tập tin đó [5]. Cho tới thời điểm này thì việc nhận dạng âm thanh và chuyển đổi vẫn chưa thật chính xác, vì vậy bạn phải phát âm thật chuẩn mới có giá trị đúng với những gì bạn mong muốn [5]. Tính năng này được hỗ trợ sẵn trong thư viện android, việc bạn cần làm là lấy chuỗi giá trị này đi so sánh để thực hiện một công việc nào đó. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 5
22. S K L 0 0 2 1 5 4