Đồ án Tối ưu kích thước bộ điều khiển cho ứng dụng ngôi nhà thông minh (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Tối ưu kích thước bộ điều khiển cho ứng dụng ngôi 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 TỐI ƯU KÍCH THƯỚC BỘ ĐIỀU KHIỂN CHO ỨNG DỤNG NGÔI NHÀ THÔNG MINH GVHD: TS. NGUYỄN MẠNH HÙNG SVTH: VÕ BÙI HỮU TIỀN MSSV: 15341031 SVTH: TRƯƠNG THÀNH PHƯỚC MSSV: 15341024 S K L 0 0 4 4 7 0 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: TỐI ƯU KÍCH THƯỚC BỘ ĐIỀU KHIỂN CHO ỨNG DỤNG NGÔI NHÀ THÔNG MINH GVHD: TS. Nguyễn Mạnh Hùng SVTH: Võ Bùi Hữu Tiền MSSV: 15341031 SVTH: Trương Thành Phước MSSV: 15341024 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 KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG ĐỀ TÀI: TỐI ƯU KÍCH THƯỚC BỘ ĐIỀU KHIỂN CHO ỨNG DỤNG NGÔI NHÀ THÔNG MINH GVHD: TS. Nguyễn Mạnh Hùng SVTH: Võ Bùi Hữu Tiền MSSV: 15341031 SVTH: Trương Thành Phước MSSV: 15341024 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 26 tháng 09 năm 2016 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Võ Bùi Hữu Tiền MSSV: 15341031 Trương Thành Phước MSSV: 15341024 Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử - Truyền thông Mã ngành: D510302 Hệ đào tạo: Đại học chính quy Mã hệ: 341 Khóa: 2015-2017 Lớp: 15341A I. TÊN ĐỀ TÀI: TỐI ƯU KÍCH THƯỚC BỘ ĐIỀU KHIỂN CHO ỨNG DỤNG NGÔI NHÀ THÔNG MINH II. NHIỆM VỤ 1. Các số liệu ban đầu: “Hệ thống điều khiển và giám sát nhà thông minh”, Đồ Án Tốt Nghiệp ĐH, Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM. 2. Nội dung thực hiện: - Thiết kế giao diện giám sát và điều khiển trên Android Studio. - Thiết kế và lập trình và thi công khối mạch giao tiếp giữa module wifi ESP8266 với smartphone thông qua sóng wifi. - Thiết kế và thi công khối công suất tối đa 5500W đối với tải thuần trở và công suất tối đa 2HP (1490W) đối với tải cảm. - Thi công lắp đặt ổ cắm thường chuyển thành ổ cắm thông minh. III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 26/09/2016 IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 08/01/2017 V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. Nguyễn Mạnh Hùng CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM. ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP ii
5. 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 26 tháng 09 năm 2016 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Võ Bùi Hữu Tiền Lớp: 153410A MSSV: 15341031 Họ tên sinh viên 2: Trương Thành Phước Lớp: 153410A MSSV: 15341024 Tên đề tài: Tối ưu kích thước bộ điều khiển cho ứng dụng ngôi nhà thông minh Nội dung Xác nhận Tuần/ngày GVHD Nhận đề tài, tìm hiểu cơ bản về module wifi Tuần 6 (26-01/10) ESP6266. Cài đặt và làm quen với phần mềm lập trình ứng dụng Android Studio. Tuần 7 (03-08/10) Nghiên cứu về ngôn ngữ lập trình Android. Tìm hiểu về cơ sơ dữ liệu Google Firebase. Tuần 8 (10-15/10) Lập trình code thử nghiệm với module wifi Tuần 9 (17-22/10) ESP8266. Lập trình viết app Android cho ứng dụng. Tuần 10 (24-29/10) Vẽ sơ nguyên lý mạch module wifi ESP8266 và mạch công suất triac. Tiếp tục viết code cho module wifi ESP8266. Tuần 11 (31-05/11) Vẽ mạch in và mua linh kiện. Thi công mạch và kiểm tra mạch. Tuần 12 (07-12/11) Tiếp tục viết app Android cho ứng dụng. Hoàn thiện code cho module wifi ESP8266. Tuần 13 (14-19/11) Tiếp tục viết app Android cho ứng dụng. iii
6. Tiếp tục viết app Android cho ứng dụng. Tuần 14 (21-26/11) Hoàn thiện code app Android cho ứng dụng. Chạy thử nghiệm trên thiết bị thực tế. Tuần 15 (28-03/12) Kiểm tra khắc phục sửa lỗi (nếu có) Cân chỉnh lại giao diện ứng dụng. Kiểm tra sự ổn định của mạch. Tuần 16 (05-10/12) Khắc phục, sửa chữa lỗi (nếu có). Viết báo cáo, làm power point. Tuần 17 (12-17/12) Viết báo cáo, làm power point. Tuần 18 (19-24/12) Viết báo cáo, làm power point. Tuần 19 (25-31/12) GV HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ và tên) iv
7. LỜI CẢM ƠN Nhóm em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy TS. Nguyễn Mạnh Hùng _ Giảng viên bộ môn Điện Tử - Công Nghiệp đã trực tiếp hướng dẫn và tận tình giúp đỡ tạo điều kiện để nhóm em hoàn thành tốt đề tài này. Nhóm em xin gửi lời chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa Điện-Điện Tử đã trang bị cho chúng em những kiến thức quý báu để có thể hoàn thành tốt đề tài này, cũng như tạo những điều kiện tốt nhất cho chúng em hoàn thành đề tài này. Nhóm em cũng gửi lời đồng cảm ơn đến các bạn lớp 15341 đã chia sẻ trao đổi kiến thức cũng như những kinh nghiệm quý báu trong thời gian thực hiện đề tài. Cuối cùng là lời cảm ơn sâu sắc và chân thành đến cha mẹ, bạn bè đã động viên giúp đỡ trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn ! Người thực hiện đề tài Võ Bùi Hữu Tiền Trương Thành Phước vi
8. MỤC LỤC Trang bìa i Nhiệm vụ đồ án ii Lịch trình iii Cam đoan v Lời cảm ơn vi Mục lục vii Liệt kê hình vẽ x Liệt kê bảng vẽ xiii Tóm tắt xiv CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1 1.1. Đặt vấn đề 1 1.3. Mục tiêu 1 1.4. Giới hạn 2 1.5. Nội dung nghiên cứu 2 1.6. Bố cục 2 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 4 2.1 Tìm hiểu cở sở dữ liệu Google Firebase 4 2.2.1 Lưu trữ dữ liệu thời gian thực - Firebase Realtime Database 4 2.2.2 Xác thực người dùng 5 2.2.3 Firebase Hosting 6 2.2 Module wifi ESP8266 V12E 6 2.2.1 Giới thiệu module wifi ESP8266 V12E 6 2.2.2 Đặc điểm và thông số của module wifi ESP8266 7 2.3 Tìm hiểu về hệ điều hành Android 9 2.3.1 Các ứng dung có sẵn trên Android (Native Applications) 10 2.3.2 SQLite Database 11 2.3.3 Truy cập phần cứng (Access Hardware) 11 2.3.4 Hệ thống thông báo (Notifications) 11 2.3.5 Tối ưu hóa bộ nhớ và quản lý tiến trình 11 vii
9. 2.3.6 Các thư viện của Android 12 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ. 13 3.1 Giới thiệu 13 3.2 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống 13 3.3 Khối điều khiển 15 3.4 Khối công suất 16 3.5 Khối nguồn 17 3.6 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 19 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG 21 4.1 Giới thiệu. 21 4.2 Thi công hệ thống 21 4.2.1 Thi công bo mạch 21 4.2.2 Lắp ráp và kiểm tra 23 4.3 Thi công lắp đặt 24 4.4 Lập trình phần mềm 26 4.4.1 Giới thiệu 26 4.4.2 Android studio 27 4.4.3 Arduino IDE 29 4.4.4 Cơ sở dữ liệu Google Firebase 32 4.5 Viết tài liệu hướng dẫn sử dụng, thao tác 33 4.5.1 Cài đặt ứng dụng lên điện thoại 33 4.5.2 Tổng quan giao diện app Android 36 4.5.3 Kết nối điện thoại vào wifi của thiết bị 37 4.5.4 Thêm thiết bị mới vào danh sách điều khiển 39 4.5.5 Điều khiển từng ổ cắm của từng thiết bị 42 4.5.6 Chỉnh sửa hoặc xóa thiết bị 43 CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ 47 5.1 Kết quả 47 5.1.1 Về phần cứng 47 5.1.2 Về phần mềm 51 5.2 Nhận xét, đánh giá 53 5.2.1 Khối nguồn chuyển đổi 220VAC sang 5VDC 53 viii
10. 5.2.2 Khối điều khiển module wifi ESP8266 53 5.2.3 Khối công suất 54 5.2.4 App Android trên smartphone 54 5.3 Kết quả mô phỏng 54 5.4 Kết quả chạy thực tế 57 CHƯƠNG 6. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN. 62 6.1 Kết luận 62 6.2 Hướng phát triển 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 PHU LỤC .65 ix
11. LIỆT KÊ HÌNH VẼ Hình Trang Hình 2.1: Cấu trúc của Google Firebase 4 Hình 2.2: Module wifi ESP8266 V12E 6 Hình 3.1: Sơ đồ của hệ thống 13 Hình 3.2: Sơ đồ khối điều khiển 14 Hình 3.3: Sơ đồ nguyên lý khối điều khiển sử dụng module wifi ESP8266 16 Hình 3.4: Sơ đồ mạch nguyên lý khối công suất 17 Hình 3.5: Nguồn 5VDC 19 Hình 3.6: Sơ đồ nguyên lý toàn mạch của hệ thống 20 Hình 4.1: Sơ đồ mạch in lớp trên module wifi ESP8266 21 Hình 4.2: Sơ đồ mạch in lớp dưới module wifi ESP8266 21 Hình 4.3: Sơ đồ bố trí linh kiện lớp trên module wifi ESP8266 21 Hình 4.4: Sơ đồ bố trí linh kiện lớp dưới module wifi ESP8266 22 Hình 4.5: Sơ đồ mạch in lớp trên module công suất 22 Hình 4.6: Sơ đồ mạch in lớp dưới module công suất 22 Hình 4.7: Sơ đồ bố trí linh kiện lớp trên module công suất 22 Hình 4.8: Sơ đồ bố trí linh kiện lớp dưới module công suất 22 Hình 4.9: Hình ảnh thực tế của mạch module wifi ESP8266 23 Hình 4.10: Hình ảnh thực tế của mạch công suất dùng Triac 24 Hình 4.11: Hộp đế điện âm tường và module rời các khối 24 Hình 4.12: Các module rời được bọc ống co nhiệt cách điện 25 Hình 4.13: Sơ đồ nối dây lắp đặt 25 Hình 4.14: Bố trí lắp đặt các module vào hộp đế âm tường. 26 Hình 4.15: Kết quả sau khi lắp đặt bộ điều khiển vào hộp đế điện âm tường. 26 Hình 4.16: Lưu đồ giải thuật App Android 28 Hình 4.17: Lưu đồ chương trình điều khiển module wifi ESP8266. 30 Hình 4.18: Lưu đồ chương trình con điều khiển các GPIO 31 Hình 4.19: Mã QR code app của nhóm chỉ hỗ trợ cho hệ điều hành 33 Hình 4.20: Thông báo lỗi cài đặt ứng dụng không rõ nguồn gốc 33 Hình 4.21: Thiết lập cài đặt bảo mật để cho phép cài ứng dụng không rõ nguồn gốc. 34 Hình 4.22: Thiết lập cho phép cài ứng dụng 34 Hình 4.23: Chọn cài đặt app 35 x
12. Hình 4.24: Chọn mở để vào app 35 Hình 4.25: Giao diện mặt định của app 36 Hình 4.26: Giao diện với những chức năng. 36 Hình 4.27: Giao diện thông tin app của nhóm. 37 Hình 4.28: Tên wifi đề tài của nhóm đặt cho sản phẩm 37 Hình 4.29: Chọn chức năng nhập SSID và PASS 38 Hình 4.30: Nhập tên và mật khẩu mạng wifi mà thiết bị cần kết nối 38 Hình 4.31: Thiết bị kết nối thành công vào mạng wifi, mất tên WiFi Esp8266 39 Hình 4.32: Thêm ổ cắm mới vào danh sách thiết bị 39 Hình 4.33: Nhập tên và số ổ cắm tối đa cần sử dụng của 1 thiết bị 40 Hình 4.34: Thiết bị đã được thêm thành công vào danh sách thiết bị 40 Hình 4.35: Tiếp tục thêm thiết bị mới. 41 Hình 4.36: Thêm thiết bị mới thành công. 41 Hình 4.37: Giao diện điều khiển từng ổ cắm của thiết bị nhà bếp 42 Hình 4.38: Giao diện điều khiển từng ổ cắm của thiết bị nhà khách 42 Hình 4.39: Màn hình chỉnh sửa hiện ra. 43 Hình 4.40: Màn hình chỉnh sửa hiện ra. 43 Hình 4.41: Danh sách thiết bị được cập nhật lại 44 Hình 4.42: Giao diện điều khiển nhà bếp edit đã chỉnh sửa 44 Hình 4.43: Giao diện điều khiển Nhà khách vip đã chỉnh sửa 45 Hình 4.44: Giao diện nhà khách vip sắp bị xóa. 45 Hình 4.45: Giao diện khi click vào nút xóa. 46 Hình 4.46: Giao diện danh sách thiết bị được cập nhật lại. 46 Hình 5.1: Ổ cắm thông minh của Broadlink SP Mini 47 Hình 5.2: Ổ cắm thông minh của Xiaomi 48 Hình 5.3: Ổ cắm thông minh của TP-Link 48 Hình 5.4: Các module được bọc cách điện đảm bảo an toàn 50 Hình 5.5: Sản phẩm của nhóm sau khi nối dây xong. 50 Hình 5.6: Sau khi lắp đặt xong bộ điều khiển 51 Hình 5.7: Điều khiển có sự hồi tiếp 51 Hình 5.8: Địa chỉ MAC của thiết bị được hiển thị trên app 52 Hình 5.9: Cơ sở dữ liệu thời gian thực của Firebase dạng cậy thư mục 53 Hình 5.10: Quá trình kết nối giữa module wifi ESP8266 với mạng wifi huutien 54 Hình 5.11: Terminal của Arduino IDE hiển thị danh sách wifi mà module wifi xi
13. ESP8266 quét được. 55 Hình 5.12: Quá trình nhận SSID và PASS từ app gửi đến module wifi ESP8266 56 Hình 5.13: Module wifi ESP8266 kết nối thành công mạng wifi huutien. 56 Hình 5.14: Mô phỏng trên Firebase. 57 Hình 5.15: Trạng thái các thiết bị khi chưa điều khiển 57 Hình 5.16: Bắt đầu điều khiển thiết bị phòng khách. 58 Hình 5.17: Điều khiển ổ cắm 3 trên điện thoại tương ứng đèn số 3 sáng 58 Hình 5.18: Điều khiển ổ cắm 2 trên điện thoại tương ứng đèn số 2 sáng 59 Hình 5.19: Điều khiển ổ cắm 1 trên điện thoại tương ứng đèn số 1 sáng 59 Hình 5.20: Trạng thái các thiết bị khi chưa điều khiển 60 Hình 5.21: Bắt đầu điều khiển thiết bị phòng ngủ 60 Hình 5.22: Điều khiển ổ cắm 1 trên điện thoại tương ứng điều khiển quạt 61 Hình 5.23: Điều khiển ổ cắm 2 trên điện thoại tương ứng điều khiển đèn học 61 xii
14. LIỆT KÊ BẢNG Bảng Trang Bảng 2.1: Bảng thông số của module wifi ESP8266 V12E 7 Bảng 2.2: Bảng so sánh các module IoT wifi ESP8266 .8 Bảng 2.3: Bảng tiêu thụ dòng ở các chế độ khác nhau của ESP8266 V12E 9 Bảng 4.1: Bảng danh sách các linh kiện sử dụng 23 Bảng 5.1: Bảng chi phí giá thành của sản phẩm. 49 Bảng 5.2: Bảng giá khảo sát sản phẩm ổ cắm thông minh trên thị trường 49 xiii
15. TÓM TẮT Tên đề tài “TỐI ƯU KÍCH THƯỚC BỘ ĐIỀU KHIỂN CHO ỨNG DỤNG NHÀ THÔNG MINH” 1. Mục đích đề tài Thiết kế bộ điều khiển có kích thước tương đối nhỏ gọn và dễ dàng lắp đặt vào trong các hộp đế âm của ổ cắm điện âm tường thông dụng, chuyển thành các ổ cắm điện thông minh. 2. Phương pháp thực hiện Dựa trên nền tảng của các thiết bị thông minh để điều khiển thiết bị qua internet. Phương pháp điều khiển thông qua Cloud sử dụng của Google Firebase và điều khiển vòng kín nhằm tránh trường hợp thông tin gửi đi bị thất lạc do lỗi đường truyền. Kết quả thực hiện Thiết kế thành công phần mềm trên điện thoại điều khiển thiết bị. Thiết kế và thi công khối công suất tối đa 5500W đối với tải thuần trở và công suất tối đa 2HP (1490W) đối với tải cảm. Thiết kế và thi công khối điều khiển ESP8266 có kích thước nhỏ gọn. Thi công lắp đặt bộ điều khiển thiết bị điện 220VAC. xiv
16. CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN Chương 1. TỔNG QUAN 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay điện thoại thông minh đã quá phổ biến với chúng ta, hệ điều hành Android được xây dựng và phát triển liên tục với mã nguồn mở, việc sử dụng điện thoại thông minh để điều khiển, giám sát các thiết bị đang là một xu hướng, trong đó xu hướng mới nổi trội hơn hết là mảng điều khiển các thiết bị thông qua wifi, các thiết bị kết nối với nhau qua wifi và người dùng điều khiển được bất cứ nơi đâu có internet, mạng lưới thiết bị kết nối internet với nhau hay còn gọi là Internet of Things (IoT). Cisco nhà cung cấp giải pháp và thiết bị mạng hàng đầu hiện nay dự báo: Đến năm 2020, sẽ có khoảng 50 tỷ đồ vật kết nối vào Internet, thậm chí con số này còn gia tăng nhiều hơn nữa. IoT sẽ là mạng khổng lồ kết nối tất cả mọi thứ, bao gồm cả con người và sẽ tồn tại các mối quan hệ giữa người và người, người và thiết bị, thiết bị và thiết bị [1]. Trên thị trường hiện nay đã có nhiều sản phẩm như ổ cắm thông minh điều khiển qua wifi, tuy nhiên các sản phẩm trên vẫn còn kích thước khá to, để điều khiển được thiết bị điện thì phải cắm thiết bị vào ổ điện thông minh, rồi từ ổ điện thông minh lại cắm vào ổ điện thường từ việc kết nối trên gây mất thẩm mỹ và chiếm khá nhiều diện tích quanh ổ cắm, trong khi bất cứ cơ quan, trường học, văn phòng hay nhà dân đều sử dụng loại thiết bị điện như ổ cắm điện âm tường quá quen thuộc. Một vấn đề đặt ra là làm sao chúng ta có thể tận dụng chúng chuyển chúng thành các thiết bị điện thông minh mà không tốn quá nhiều chi phí, không thay đổi nhiều cấu trúc, hình dạng vốn có của chúng. Từ đó chúng em quyết định thực hiện đề tài: “Tối ưu kích thước bộ điều khiển cho ứng dụng ngôi nhà thông minh”. Góp phần vào xu hướng tương lai là kết nối mọi thiết bị qua internet. 1.2. MỤC TIÊU Mục tiêu của đề tài là thiết kế bộ điều khiển có kích thước tương đối nhỏ gọn và dễ dàng lắp đặt vào trong các hộp đế âm của ổ cắm điện âm tường thông dụng, chuyển thành các ổ cắm điện thông minh. Dựa trên nền tảng của các thiết bị thông minh để điều khiển thiết bị qua internet. Phương pháp điều khiển được đề nghị là phương pháp điều BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 1
17. CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN khiển thông qua Cloud sử dụng của Google Firebase và điều khiển vòng kín nhằm tránh trường hợp thông tin gửi đi bị thất lạc do lỗi đường truyền. 1.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Thiết kế giao diện giám sát và điều khiển trên Android Studio. Thiết kế và lập trình và thi công khối mạch giao tiếp giữa module wifi ESP8266 với điện thoại thông minh thông qua sóng wifi. Thiết kế và thi công khối công suất tối đa 5500W đối với tải thuần trở và công suất tối đa 2HP (1490W) đối với tải cảm. Thi công lắp đặt ổ cắm thường chuyển thành ổ cắm thông minh. 1.4. GIỚI HẠN Ổ cắm thông minh này chỉ hoạt động với kết nối sóng wifi không sử dụng các loại sóng RF, Bluetooth, sóng điện thoại để điều khiển. Ổ cắm thông minh này chỉ điều khiển tối đa 3 ngõ ra với công suất tối đa mỗi ngõ khoảng 5500W đối với tải thuần trở và và công suất tối đa 2HP (1490W) đối với tải cảm. Chỉ điều khiển đóng cắt ON/OFF không điều khiển analog. 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. Trình bày các cơ sở lý thuyết cần thiết để thực hiện đề tài. Chương 3: Thiết Kế và Tính Toán Chương này sẽ thiết kế và tính toán các khối trong hệ thống điều khiển. Chương 4: Thi Công Hệ Thống Chương này sẽ đưa ra vấn đề về thi công và lắp đặt các khối trong hệ thống. Lập trình phần mềm và chương trình hệ thống về cách thức điều khiển thiết bị thông BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 2
18. CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN qua wifi. Hướng dẫn thao tác sử dụng app Android điều khiển thiết bị trong hệ thống. Chương 5: Kết Quả, Nhận Xét và Đánh Giá Chương này sẽ trình bày tất cả những kết quả đã làm được thông qua hình ảnh, đánh giá sản phẩm qua thực tế. Chương 6: Kết Luận và Hướng Phát Triển Chương này trình kết luận những gì làm được, chưa làm được và hướng phát triển. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 3
19. CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 TÌM HIỂU CỞ SỞ DỮ LIỆU GOOGLE FIREBASE Google Firebase là một dịch vụ cơ sở dữ liệu thời gian thực hoạt động trên nền tảng đám mây được cung cấp bởi Google nhằm giúp các lập trình phát triển nhanh các ứng dụng bằng cách đơn giản hóa các thao tác với cơ sở dữ liệu. Google Firebase bao gồm: lưu trữ dữ liệu thời gian thực, xác thực người dùng, Firebase Hosting. Hình 2.1: Cấu trúc của Google Firebase 2.1.1 Lưu trữ dữ liệu thời gian thực - Firebase Realtime Database Dữ liệu trong cơ sở dữ liệu Firebase được lưu trữ dưới dạng JSON và đồng bộ Realtime đến mọi kết nối Client. Khi xây dựng những ứng dụng đa nền tảng như Android, iOS và JavaScrip SDKs, tất cả các Client sẽ chia sẻ trên một cơ sở dữ liệu Firebase và tự động cập nhật với dữ liệu mới nhất. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 4
20. CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Tự động tính toán quy mô ứng dụng mới của bạn. Khi muốn phát triển ứng dụng, không cần lo lắng về việc nâng cấp máy chủ Firebase sẽ xử lý việc tự động. Các máy chủ của Firebase quản lý hàng triệu kết nối đồng thời và hàng tỉ lượt truy vấn mỗi tháng. Các tính năng bảo mật lớp đầu: Tất cả dữ liệu được truyền qua một kết nối an toàn SSL (Secure Sockets Layer) với một chứng nhận 2048-bit. Cở sở dữ liệu truy vấn và việc xác nhận được điều khiển tại một cấp độ chi tiết sử dụng theo một số các quy tắc mềm dẻo Security Rules Language. Tất cả các logic bảo mật dữ liệu được tập trung ở một chỗ để dễ dàng cho việc cập nhật và kiểm tra. Sự ổn định: Firebase hoạt động dựa trên nền tảng Cloud cung cấp bởi Google do đó hãy yên tập về việc một ngày đẹp trời nào đó Server ngừng hoạt động hay như DDOS hoặc là tốc độ kết nối như rùa bò. Một điều đáng lưu ý nữa đó là do hoạt động trên nền tảng Cloud vì vậy việc nâng cấp hay bảo trì Server cũng diễn ra rất đơn giản mà không cần phải dừng Server. Firebase sẽ duy trì tương tác bất chấp một số các vấn đề về internet xảy ra. Trước khi bất kỳ dữ liệu được ghi đến Server thì tất cả dữ liệu lập tức sẽ được viết vào một cơ sử dữ liệu Firebase ở Local. Ngay khi có thể kết nối lại, Client đó sẽ nhận bất kỳ thay đổi mà nó thiếu và đồng bộ hoá nó với trạng thái hiện tại Server. 2.1.2 Xác thực người dùng Với Firebase, bạn dễ dàng xác thực người dùng từ ứng dụng trên Android, iOS và JavaScript SDKs chỉ với một vài đoạn mã. Firebase đã xây dựng chức năng cho việc xác thực người dùng với Email, Facebook, Twitter, GitHub, Google và xác thực nạc danh. Các ứng dụng sử dụng chức năng xác thực của Firebase có thể giải quyết được vấn đề khi người dùng đăng nhập, nó sẽ tiết kiện thời gian và rất nhiều các vấn đề phức tạp về phần backend. Hơn nữa có thể tích họp xác thực người dùng với các chức năng backend đã có sẵn sử dụng Custom Auth Tokens. Với việc sử dụng các kết nối thông qua giao thức bảo mật SSL (Secure Sockets Layer) hoạt động trên nền tảng Cloud đồng thời cho phép phân quyền người dùng cơ sở dữ liệu bằng cú pháp Javascipt cũng nâng cao hơn nhiều độ bảo mật cho ứng dụng của bạn. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 5
21. CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1.3 Firebase Hosting Phát triển ứng dụng của bạn web trong một thời gian ngắn với các Hosting tĩnh đã được cung cấp sẵn. Tất cả các kết nối được phân phối qua SSL (Secure Sockets Layer) từ CDN (Content Devilery Network) trên toàn thế giới của Firebase. Triển khai ứng dụng của bạn cực nhanh, Firebase cung cấp cho bạn khá nhiều các API (Application Programming Interface), hỗ trợ đa nền tảng giúp bạn tiết kiệm thời gian quản lý cũng như đồng bộ dữ liệu cung cấp Hosting, hỗ trợ xác thực người dùng thì việc triển khai ứng dụng sẽ giảm được rất nhiều thời gian phát triển.Tất cả các ứng dụng sẽ có đường dẫn mặc đinh ở sau firebaseapp.com. 2.2 MODULE WIFI ESP8266 V12E 2.2.1 Giới thiệu module wifi ESP8266 V12E Module wifi ESP8266 là một wifi SOc (system on a chip) được phát triển bởi Espressif Systems. ESP8266 được tích hợp với đầy đủ các tính năng về internet với kích thước rất nhỏ gọn với mức giá khiêm tốn. Đây là sự lựa chọn tuyệt vời cho những ai triển khai dự án IoT, thiết bị cầm tay, mobile Hình 2.2: Module wifi ESP8266 V12E Module wifi ESP8266 V12E là module wifi giá rẻ và được đánh giá rất cao cho các ứng dụng liên quan đến internet và wifi cũng như các ứng dụng truyền nhận sử dụng thay thế cho các module RF khác. Sử dụng chip ic wifi SOc ESP8266 là một chip tích hợp cao, được thiết kế cho nhu cầu nghiên cứu về IoT hiện nay. ESP8266 có khả năng xử lý và lưu trữ mạnh mẽ cho phép tích hợp được với các bộ cảm biến, vi điều khiển và các thiết bị ứng dụng cụ thể khác thông qua các chân GPIO. Cung cấp một giải pháp kết BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 6
22. S K L 0 0 2 1 5 4