Đồ án Xây dựng hệ thống điều khiển và giám sát ngôi nhà bằng điện thoại (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Xây dựng hệ thống điều khiển và giám sát ngôi nhà bằng điện thoại (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ÐIỆN – ÐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN- ĐIỆN TỬ XÂY DỰNG HỆ THỐNG ÐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT NGƠI NHÀ BẰNG ÐIỆN THOẠI GVHD: THS. NGUYỄN NGƠ LÂM SVTH: NGƠ HỒNG XEM MSSV: 10101181 SVTH: LÊ TUẤN DUNG MSSV: 10101017 SKL003044 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07/2014
2. BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MƠN ĐIỆN TỬ-CƠNG NGHIỆP  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI: XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT NGƠI NHÀ BẰNG ĐIỆN THOẠI GVHD: ThS. Nguyễn Ngơ Lâm SVTH: Ngơ Hồng Xem MSSV: 10101181 SVTH: Lê Tuấn Dũng MSSV: 10101017 TP. Hồ Chí Minh, 7/2014 
3. BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MƠN ĐIỆN TỬ-CƠNG NGHIỆP  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI: XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT NGƠI NHÀ BẰNG ĐIỆN THOẠI GVHD: ThS. Nguyễn Ngơ Lâm SVTH: Ngơ Hồng Xem MSSV: 10101181 SVTH: Lê Tuấn Dũng MSSV: 10101017 TP. Hồ Chí Minh, 7/2014 
4. PHẦN I GIỚI THIỆU Trang 1
5. TRƯỜNG ĐH. SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TP. HỒ CHÍ MINH ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHƯC KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ Tp. HCM, ngày 12 tháng 7 năm 2014 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Ngơ Hồng Xem MSSV: 10101181 Lê Tuấn Dũng MSSV: 10101017 Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện - Điện tử Mã ngành: 01 Hệ đào tạo: Đại học chính quy Mã hệ: 1 Khĩa: 2010 Lớp: 101011 I. TÊN ĐỀ TÀI: XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT NGƠI NHÀ BẰNG ĐIỆN THOẠI II. NHIỆM VỤ 1. Các số liệu ban đầu : Đã tìm hiểu về hệ thống ngơi nhà thơng minh trên thị trường, các phương pháp điều khiển và giám sát ngơi nhà thơng minh. Tham khảo tài liệu về ngơi nhà thơng minh, cách lập trình android. 2. Nội dung thực hiện : Nội dung chính của đề tài này là điều khiển và giám sát các thiết bị điện trong một tịa nhà thơng qua mạng điện thoại bằng cách sử dụng các thiết bị module sim 900, vi điều khiển PIC, giám sát nhiệt độ và độ ẩm, báo động khí gas, bật đèn tự động bằng cảm biến PIR, bảo mật và truy cập cửa bằng thẻ RFID. Và lập trình một ứng dụng cụ thể trên nền hệ điều hành android để điều khiển và giám sát ngơi nhà. III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 01/03/2014 IV. NGÀY HỒN THÀNH NHIỆM VỤ: 12/07/2014 V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: ThS. Nguyễn Ngơ Lâm CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM. ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP ThS. Nguyễn Ngơ Lâm TS. Nguyễn Thanh Hải Trang 2
6. TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT TPHCM CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Khoa Điện - Điện Tử Độc lập - Tự do - Hạnhphúc Bộ Mơn Điện Tử Cơng Nghiệp Tp. Hồ Chí Minh, ngày 12 tháng 7 năm 2014 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: NGƠ HỒNG XEM Lớp: 101011 MSSV: 10101181 Họ tên sinh viên 2: LÊ TUẤN DŨNG Lớp: 101011 MSSV: 10101017 Tên đề tài: XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT NGƠI NHÀ BẰNG ĐIỆN THOẠI Tuần/ Ngày Nội dung Xác nhận của GVHD Tuần 1 Tìm hiểu về ngơi nhà thơng minh và các phương pháp điều khiển. Tuần 2 Lựa chọn đề tài cho đồ án và tìm hiểu về android. Tuần 3 Đưa ra sơ đồ khối tổng quát về ngơi nhà và lựa chọn linh kiện / module cho từng khối. Tuần 4, 5 Tham khảo các tài liệu liên quan đến hệ thống ngơi nhà và tìm hiểu về cách lập trình tạo giao diện android. Tuần 6 Mơ phỏng trên phần mềm điều khiển các thiết bị. Tuần 7, 8 Vẽ mạch in và thi cơng, mua một số module cĩ sẵn để lập trình. Tuần 9, 10 Lập trình test trên từng khối module của hệ thống. Tuần 11, 12 Thi cơng ráp mơ hình và đi dây hệ thống mơ hình ngơi nhà, lập trình điều khiển. Tuần 13, 14 Viết báo cáo, lập trình điều khiển và viết code cho android. Tuần 15 Chỉnh sửa báo cáo đồ án và hồn thiện code. GV HƯỚNG DẪN ThS. Nguyễn Ngơ Lâm Trang 3
7. TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM PHIẾU CHẤM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ( Dành cho cán bộ hướng dẫn ) BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP Ngày 12 tháng 7 năm 2014 1. Tên đề tài tốt nghiệp : XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT NGƠI NHÀ BẰNG ĐIỆN THOẠI 2. Cán bộ hướng dẫn : ThS. NGUYỄN NGƠ LÂM 3. Nhận xét : 4. Đề nghị : Được bảo vệ:  Bổ sung để được bảo vệ: Khơng được bảo vệ: 5. Các câu hỏi sinh viên phải trả lời trước hội đồng : (dành cho cán bộ phản biện) Câu 1: Câu 2: 6. Đánh giá chung (bằng chữ: giỏi, khá, TB, yếu): Điểm: . /10. 7. Xin mời GV hướng dẫn và GV phản biện tham gia hội đồng bảo vệ của thư mời đính kèm. Cán bộ hướng dẫn ThS. Nguyễn Ngơ Lâm Trang 4
8. TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM PHIẾU CHẤM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ( Dành cho cán bộ phản biện ) BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP Ngày 12 tháng 7 năm 2014 1. Tên đề tài tốt nghiệp : XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT NGƠI NHÀ BẰNG ĐIỆN THOẠI 2. Cán bộ phản biện : 3. Nhận xét : 4. Đề nghị : Được bảo vệ:  Bổ sung để được bảo vệ: Khơng được bảo vệ: 5. Các câu hỏi sinh viên phải trả lời trước hội đồng : (dành cho cán bộ phản biện) Câu 1: Câu 2: 6. Đánh giá chung (bằng chữ: giỏi, khá, TB, yếu): Điểm: . /10. Cán bộ phản biện Đỗ Duy Tân Trang 5
9. LỜI CẢM ƠN Trong cuộc đời của mỗi sinh viên ai cũng trải qua biết bao nhiêu chặng đường khĩ khăn, trắc trở để hồn thành ước mơ của mình. Và Đồ án tốt nghiệp là một bước ngoặc quan trọng để cĩ thể hồn thành được ước mơ đĩ. Bốn năm khơng ngắn cũng khơng dài, chúng tơi được học trong một ngơi trường mang tên “Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh” đĩ là niềm vinh dự và tự hào của chúng tơi và gia đình chúng tơi. Ở đây chúng tơi khơng chỉ học được kiến thức trên sách vở mà cịn học được những kiến thức thực tiễn trong cuộc sống, những điều đĩ đã làm cho kiến thức của chúng tơi mở rộng hơn và suy nghĩ trở nên chín chắn hơn, và nĩ sẽ là hành trang vững chắc để chúng tơi bước vào đời. Đồ án tốt nghiệp là sự vận dụng những kiến thức đã học và sự hiểu biết của chúng tơi để cĩ thể hồn thành tốt nĩ. Trước tiên, chúng tơi xin gửi lời cảm ơn đến tất cả các thầy ,cơ giáo đã dìu dắt, dạy bảo chúng tơi từ trước đến giờ. Và chúng tơi xin chân thành gửi lời cám ơn đến các thầy, cơ ở khoa điện - điện tử trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật đã truyền đạt những kiến thức bổ ích cho chúng tơi. Đặc biệt là thầy Nguyễn Ngơ lâm đã trực tiếp hướng dẫn tận tình, chỉ bảo, giúp đỡ để chúng tơi cĩ thể hồn thành tốt đồ án của mình. Cũng gửi lời cám ơn đến những người bạn, người anh đã giúp đỡ, gĩp ý trong quá trình chúng tơi làm đồ án để cĩ thể hồn thiện tốt hơn. Cuối cùng, chúng tơi tha thiết gửi lời cảm ơn đến gia đình của chúng tơi, những người luơn bên cạnh động viên để chúng tơi cĩ thể hồn thành tốt ước mơ của mình. Người thực hiện đề tài Ngơ Hồng Xem Lê Tuấn Dũng Trang 6
10. LỜI NĨI ĐẦU Tới nay, đã 63 năm sau khi bĩng bán dẫn được phát minh, linh kiện nhỏ bé tương ứng với trạng thái bật - tắt này đã thay đổi cả thế giới bằng sự cĩ mặt trong mọi thiết điện tử hiện đại như điện thoại di động, máy tính, máy nghe nhạc Ngày nay cơng nghệ chế tạo linh kiện bán dẫn cĩ những phát triển thực sự bùng nổ, đậm nét để hỗ trợ cho sự phát triển của cơng nghệ thơng tin, và sự tự động hĩa trong cơng nghiệp Với độ tích hợp ngày càng cao, cơng suất tiêu tán ít hơn, thơng minh hơn, nĩ đã làm thay đổi hẳn cấu trúc của nền cơng nghiệp hiện đại. Chính vì lẽ đĩ mà ngày nay điện tử trở thành một ngành khoa học đa nhiệm vụ, đa chức năng. Cơng nghệ điện tử đã trở thành một lĩnh vực khơng thể thiếu trong thế giới hiện đại. Điện tử đã và đang đáp ứng những nhu cầu, những địi ngày càng cao và khơng ngừng từ tất cả các lĩnh vực cơng – nơng - ngư nghiệp cho đến những nhu cầu thiết yếu đời sống hằng ngày của con người. Một trong những ứng dụng rất quan trọng và khá đặc trưng của cơng nghệ điện tử là kỹ thuật tự động điều khiển từ xa. Nĩ đã gĩ p phần rất lớn trong việc điều khiển các thiết bị từ xa, được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực của đời sống. Các ứng dụng của nĩ trong hệ thống thơng tin liên lạc vào các lĩnh vực văn hĩa, kinh tế, khoa học, đặc biệt là khoa học khơng gian ngày càng phổ biến rộng rãi và giữ một vai trị khơng thể thiếu. Hiện nay, do nhu cầu sử dụng các hệ thống thiết bị tự động của người dân ngày càng tăng. Đồng thời, mạng điện thoại di động phát triển rộng khắp và các thiết bị điện thoại ngày càng cĩ mức giá phù hợp với người dân. Đĩ là những mặt thuận lợi của việc hình thành ý tưởng điều khiển các thiết bị bằng cách sử dụng các tin nhắn SMS. Đây là một hình thức điều khiển thiết bị thuận lợi, tiết kiệm được nhiều thời gian cho việc điều khiển thiết bị, vừa tiết kiệm được chi phí lắp đặt khi sử dụng. Xuất phát từ ý tưởng và tình hình thực tế nêu trên, chúng tơi quyết định chọn đề tài “ XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT TỊA NHÀ BẰNG ĐIỆN THOẠI”. Trang 7
11. MỤC LỤC NỘI DUNG TRANG PHẦN I : GIỚI THIỆU 1 Nhiệm vụ đồ án 2 Lời cảm ơn 6 Lời nĩi đầu 7 Mục lục 8 Liệt kê hình vẽ 11 Liệt kê bảng 14 Danh mục từ viết tắt 15 PHẦN II : NỘI DUNG 16 CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU 17 1.1 Đặt Vấn Đề 17 1.2 Lý Do Chọn Đề Tài 17 1.3 Mục Đích Của Đề Tài 18 1.4 Giới Hạn Đề Tài 19 1.5 Ý Tưởng Thiết Kế 19 1.6 Phương Pháp Nghiên Cứu 19 CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 20 2.1 Tống quan về ngơi nhà thơng minh 20 2.1.1 Giới thiệu về ngơi nhà thơng minh 20 2.1.2 Các phương pháp điều khiển 22 2.1.3 Ưu và nhược điểm của từng phương pháp 22 2.2 Tống quát về hệ thống tin nhắn SMS 23 2.2.1 Giới thiệu về SMS 23 2.2.2 Cấu trúc của một tin nhắn 23 2.3 Tổng quan về hệ thống thơng tin di động GSM 24 2.3.1 Tồng quan về cơng nghệ GSM 24 2.3.2 Đặc điểm của cơng nghệ GSM 24 2.3.3 Cấu trúc mạng GSM 24 2.3.4 Khảo sát tập lệnh AT của Module Sim 25 2.4 Tổng quan về hệ điều hành android 27 2.4.1 Khái niệm về android 27 2.4.2 Lịch sử phát triển của android 28 2.4.3 Các chức năng chính của android 28 2.4.4 Kiến trúc của android 29 2.4.5 Cấu trúc của một dự án android 31 2.5 Sơ lược về elipse 31 2.5.1 Các thuật ngữ trong android project 31 Trang 8
12. 2.5.2 Các thành phẩn trong android project 32 2.6 Tổng quan về cơng nghệ RFID 43 2.6.1 Giới thiệu về cơng nghệ RFID 43 2.6.2 Thành phần một hệ thống RFID 43 2.6.3 Phương thức làm việc của RFID 44 2.6.4 Tag RFID 45 2.6.5 Reader RFID 45 2.6.6 Cơ chế truyền giữa Tag và Reader 46 2.7 Khảo sát vi điều khiển PIC 47 2.7.1 Tổng quan 47 2.7.2 Sơ đồ khối và chân của PIC16F887 49 2.7.3 Đặc điểm của PIC16F887 52 2.8 Cảm biến chuyển động 54 2.8.1 Tìm hiểu về cảm biến PIR 54 2.8.2 Cấu tạo của cảm biến PIR 54 2.8.3 Cấu tạo chung và mạch nguyên lí của cảm biến PIR 55 2.8.4 Thiết kế hội tụ tia nhiệt cho cảm biến PIR 55 2.8.5 Nguyên lý hoạt động của cảm biến 55 2.9 Giới thiệu về cảm biến nhiệt độ và độ ẩm 56 2.9.1 Giới thiệu sơ lược về đo nhiệt độ 55 2.9.2 Giới thiệu sơ lược về đo độ ẩm 55 2.10 Giới thiệu cảm biến khí Gas 56 2.10.1 Giới thiệu cảm biến MQ2 56 2.10.2 Sơ đồ chân, cấu tạo thành phần cảm biến MQ-2 57 2.11 IC điều chỉnh điện áp nguồn LM2576 58 2.11.1 Nguyên tắc điều chỉnh đáp nguồn DC-DC 58 2.11.2 Giới thiệu IC ổn áp LM2576 58 2.12 Khảo sát IC điều khiển đảo chiều động cơ một chiều 60 2.12.1 Giới thiệu mạch cầu H 60 2.12.2 Giới thiệu IC LM298 (dual full bridge driver) 61 CHƯƠNG III: THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG 62 3.1 Yêu cầu hệ thống 62 3.1.1 Sơ đồ khối 62 3.1.2 Hoạt động từng khối 63 3.2 Tính tốn và thiết kế cho từng khối 64 3.2.1 Khối nguồn 64 3.2.2 Khối cảm biến chuyển động 65 3.2.3 Khối cảm biến nhiệt độ và độ ẩm 67 Trang 9
13. 3.2.4 Khối đọc thẻ RFID 70 3.2.5 Khối cảm biến khí 74 3.2.6 Khối giaotiếp SMS 75 3.2.7 Khối xử lý và điều khiển trung tâm 81 3.2.8 Khối điều khiển các thiết bị 82 3.2.9 Khối ánh sáng 84 3.2.10 Khối các thiết bị điện 84 3.2.11 Khối điều khiển động cơ DC đĩng/mở cửa 84 3.3 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống 86 3.4 Lưu đồ giải thuật 89 3.4.1 Lưu đồ giải thuật chương trình chính 89 3.4.2 Lưu đồ giải thuật khởi tạo Module Sim và Reader RFID 90 3.4.3 Chương trình con đọc nhiệt độ 91 3.4.4 Lưu đồ giải thuật chương trình con xử lý tin nhắn 92 3.4.5 Lưu đồ giải thuật chương trình con đĩng /mở cửa 93 3.5.6 Lưu đồ chương trình con điều khiển thanh ghi dịch 94 3.5 Thiết kế giao diện điều khiển và giám sát 94 3.5.1 Cách thức tạo một project 94 3.5.2 Thiết kế giao diện cho ứng dụng 100 3.5.3 Viết code cho ứng dụng 107 3.5.4 Biên dịch và chạy mơ phỏng ứng dụng 108 3.5.5 Đĩng gĩi ứng dụng 111 CHƯƠNG IV : KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VÀ NHẬN XÉT 112 4.1 Kết quả đạt được 112 4.2 Nhận xét 115 CHƯƠNG V : KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 116 5.1 Kết luận 116 5.2 Hướng phát triển 116 Tài liệu tham khảo 118 Trang 10
14. LIỆT KÊ CÁC HÌNH VẼ Hình Trang Hình 2.1: Hệ thống ngơi nhà thơng minh điển hình 20 Hình 2.2: Các thành phần cơ bản của ngơi nhà thơng minh 21 Hình 2.3: Cấu trúc một tin nhắn sms 23 Hình 2.4 : Cấu trúc tổng quát của GSM 24 Hình 2.5: Các thành phần mạng GSM 25 Hình 2.1: Các thành viên của "Liên minh di động mở" 28 Hình 2.2: Kiến trúc tổng quát của Android 30 Hình 2.3: Mơi trường lập trình Android 33 Hình 2.4 : AndroidManifest.xml 33 Hình 2.5: R.java 35 Hình 2.6: Activity Stack 38 Hình 2.7: Mơ hình truyền dữ liệu giữa 2 activity 39 Hình 2.13 Các thành phần của hệ thống RFID 43 Hình 2.14: Các dạng tag tiêu biểu 44 Hình 2.15: Giao tiếp giữa reader và tag near field tần sớ nhỏ hơn 100MHz 46 Hình 2.16: Giao tiếp giữa reader và tag near field tần sớ nhỏ hơn 100MHz 46 Hình 2.17: Sơ đồ chân của PIC16F887 49 Hình 2.18: Sơ đồ khối cấu trúc của Pic16F887 50 Hình 2.19: Cảm biến PIR 54 Hình 2.20: Cấu tạo một cảm biến PIR 54 Hình 2.21: Sơ đồ khối một module PIR 54 Hình 2.22: Hình dạng kính Fresnel 55 Hình 2.23: Cảm biến khí MQ2 56 Hình 2.24: Cấu tạo và sơ đồ chân cảm biến MQ2 57 Hình 2.25 : Sơ đồ nguyên lý mạch chỉnh lưu một chiều DC DC 58 Hình 2.26: Sơ đồ khối IC LM2576 58 Hình 2.27: Cấu tạo mạch cầu H 60 Hình 2.28: IC L298 61 Hình 2.29: Sơ đồ chân IC L298 61 Hình 3.1: Sơ đồ khối của hệ thống 62 Hình 3.2: Module nguồn xung LM2576 64 Hình 3.3: Sơ đồ nguyên lý nguồn xung LM2576 65 Hình 3.4: Module cảm biến PIR 65 Hình 3.5 : Tầm phát hiện của cảm biến PIR 66 Hình 3.6 : Sơ đồ nguyên lý của module cảm biến PIR 66 Hình 3.7: Sơ đổ nguyên lý kết nối PIR với vi điều khiển 66 Trang 11
15. Hình 3.8: Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11 67 Hình 3.9: Sơ đồ kết nối vi điều khiển với DHT11 68 Hình 3.10: Giản đồ thời gian thiết lập đọc dữ liệu 69 Hình 3.11: Giản đồ thời gian dữ liệu mức 0,1 69 Hình 3.12: Module reader RFID EM4095 70 Hình 3.13 : Sơ đồ kết nối vi điều khiển với module RFID 70 Hình 3.14: Sơ đồ nguyên lý ở chế độ chỉ đọc 71 Hình 3.15: Sơ đồ nguyên lý ở chế độ đọc/ghi 71 Hình 3.16: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống IC EM4095 72 Hình 3.17: Sơ đồ khối EM4095 74 Hình 3.18: Sơ đồ nguyên lý module cảm biến MQ2 74 Hình 3.19: Sơ đồ kết nối MQ2 với vi điều khiển 75 Hình 3.20: Module sim900 78 Hình 3.21: Sơ đồ chân của module sim900 79 Hình 3.22: Sơ đồ nguyên lý khối vi điều khiển 81 Hình 3.23: Sơ đồ chân IC 74HC595 82 Hình 3.24: Giản đồ xung của IC 74HC595 83 Hình 3.25: Sơ đồ nguyên lý kết nối vi điều khiển với các thiết bị 83 Hình 3.26: Module LM298 85 Hình 3.27: Sơ đồ nguyên lý module LM298 85 Hình 3.28: Sơ đồ nguyên lý giao tiếp của vi điều khiển với các thiết bị điện 86 Hình 3.29: Chương trình chính 89 Hình 3.30: Khởi tạo module sim 90 Hình 3.31: Khởi tạo RFID 90 Hình 3.32: Chương trình con giao tiếp DHT11 90 Hình 3.33: Chương trình con đọc nhiệt độ 91 Hình 3.34: Ngắt nhận dữ liệu tin nhắn 92 Hình 3.35: Nhận biết dữ liệu và xử lý tin nhắn 92 Hình 3.36: Giải thuật đĩng mở cửa 93 Hình 3.37: Điều khiển IC dịch 94 Hình 3.38: Cửa sổ new project 95 Hình 3.39: Cửa sổ chọn icon cho ứng dụng 96 Hình 3.40: Cửa sổ đặt tên cho Activity 96 Hình 3.41: Giao diện của một project mới 97 Hình 3.42: Tạo Activity 97 Hình 3.43: Cửa sổ chọn Activity 98 Hình 3.44: Cửa sổ Activity được tạo thêm 98 Hình 3.45: Các mục trong Package Explore 99 Trang 12
16. Hình 3.46: Màn hình thiết kế giao diện cho ứng dụng 100 Hình 3.47: Màn hình nhập code thiết kế giao diện cho ứng dụng 101 Hình 3.48: Gán nội dung đối tượng qua code 102 Hình 3.49: Gán nội dung cho đối tượng qua cơng cụ 102 Hình 3.50: Màn hình thiết kế nội dung hiển thị cho các đối tượng 103 Hình 3.51: Màn hình nhập code nội dung hiển thị cho các đối tượng 104 Hình 3.52: Giao diện giới thiệu 105 Hình 3.53: Giao diện đăng nhập 105 Hình 3.54: Giao diện báo lỗi đăng nhập 106 Hình 3.55: Giao diện điều khiển và giám sát 106 Hình 3.56: Màn hình nhập code cho chương trình 107 Hình 3.57: Màn hình báo lỗi cú pháp 107 Hình 3.58: Chọn máy ảo 108 Hình 3.59: Cài đặt thơng số cho máy ảo 109 Hình 3.60: Chọn máy ảo và khởi động 110 Hình 3.61: Máy ảo đang khởi động 110 Hình 3.62: ADV được khởi tạo 111 Hình 3.63: Đĩng gĩi ứng dụng 112 Hình 3.64: Ứng dụng đã biên dịch thành cơng 112 Hình 4.1: Board xử lý và điều khiển trung tâm 113 Hình 4.2: Board IC dịch 114 Hình 4.3: Board cơng suất 114 Hình 4.4: Board cách ly 115 Hình 4.5: Mơ hình khi ráp các thiết bị 115 Hình 4.6: Mơ hình đã hồn thành 116 Trang 13
17. LIỆT KÊ CÁC BẢNG Bảng Trang Bảng 2.1 Ưu nhược điểm các phương pháp điều khiển ngơi nhà thơng minh 22 Bảng 2.2: Các thuộc tính của một đối tượng Intent 39 Bảng 2.3: Hàm thực thi Activity 40 Bảng 2.4: Bộ nhớ bên trong của các loại PIC khác nhau 49 Bảng 2.5: Tĩm tắt đặc điểm của Vi điều khiển PIC16F887 53 Bảng 2.6: Cơng thức tính tốc độ baud 54 Bảng 3.1: Liệt kê các thơng số nguồn của các ngoại vi 22 Bảng 3.2: Bảng phối hợp sim 900 78 Bảng 3.3: Bảng mơ tả chức năng chân sim900 80 Bảng 3.4: Trạng thái chức năng IC 74HC595 83 Trang 14
18. DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT SMS ( Short Message Service ) : Dịch vụ tin nhắn ngắn. GSM ( Global System for Mobile Communications ) : Hệ thống thơng tin di động tồn cầu. CDMA ( Code Division Multiple Access ) : Đa truy cập phân chia theo mã. TDMA ( Time Division Multiple Access ) : Đa truy c ập phân chia theo thời gian. ETSI ( European Telecommunications Standards Institute ) : Viện tiêu chuẩn viễn thơng Châu Âu. 3GPP ( Third Generation Partnership Project ) . SMSC ( short message service centre ) : Trung tâm dịch vụ tin nhắn ngắn. SIM ( Subscriber Identity Modules ) : Module nhận dạng thuê bao. 2G ( Second generation ) : Thế hệ thứ hai. GPRS ( General Packet Radio Service ) : Dịch vụ dữ liệu di động dạng gĩi. EDGE ( Enhanced Data Rates for GSM Evolution ). TDM ( Time division multiplexing ) : Thời gian phân chia. NSS ( Network Switching Subsystem ) : Mạng chuyển mạch hệ thống phụ. BSS ( Base Station Subsystem ) : OSS ( Operation Subsystem ) : Hoạt động của hệ thống phụ. MS ( Mobile Station ) : Trạm điện thoại di động. AT ( Attention ) . RFID ( Radio Frequency Identification ). PIC ( Peripheral Interface Controller ) : Giao diện điều khiển thiết bị ngoại vi. Trang 15
19. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ PHẦN II NỘI DUNG CHƢƠNG I : GIỚI THIỆU Trang 16
20. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ CHƢƠNG I : GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề Nhƣ chúng ta đã biết hiện nay trên đất nƣớc tình hình hỏa hoạn gây cháy nổ diễn ra rất nhiều, và một trong số đĩ chính là sự cố cháy nhà, cĩ nhiều nguyên nhân gây cháy nổ nhƣ chập điện, rị khí gas gây ảnh hƣởng nghiệm trọng và thiệt hại về ngƣời và của. Vì thế cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học và cơng nghệ, dƣờng nhƣ mọi thứ xung quanh ta trở nên thơng minh hơn: Từ chiếc điện thoại thơng minh, tivi thơng minh cho đến máy giặt thơng minh, tủ lạnh thơng minh, máy hút bụi thơng minh thì cuộc sống con ngƣời cũng cần đƣợc bảo vệ và nâng cao hơn, để đáp ứng điều đĩ và tiết kiệm thời gian cho mỗi ngƣời, việc xây dựng một hệ thống ngơi nhà thơng minh trong tƣơng lai cho mỗi gia đình là điều cần thiết. Cơng nghệ kỹ thuật điện tử ngày càng phát triển, mà trong đĩ là kỹ thuật điều khiển tự động đĩng vai trị quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lí, cơng nghiệp, cung cấp thơng tin, truyền tải dữ liệu Do đĩ là sinh viên ngành điện tử chúng ta phải biết nắm bắt và vận dụng nĩ để ứng dụng một cách cĩ hiệu quả nhằm gĩp phần vào sự phát triển nền khoa học kỹ thuật thế giới nĩi chung và trong sự phát triển kỹ thật điện tử nĩi riêng. Bên cạnh đĩ cịn là sự thúc đẩy sự phát triển của nền kinh tế nƣớc nhà nếu đƣợc ứng dụng rộng rãi trong thực tế. 1.2 Lý do chọn đề tài Nhƣ chúng ta cũng đã biết, gần nhƣ các thiết bị tự động trong nhà máy, trong đời sống của các gia đình ngày nay đều hoạt động độc lập với nhau, mỗi thiết bị cĩ một quy trình sử dụng khác nhau tùy thuộc vào sự thiết lập, cài đặt của ngƣời sử dụng. Tuy nhiên các thiết bị dƣờng nhƣ chƣa cĩ một sự liên kết nào với nhau cũng nhƣ sự giám sát hoạt động của ngƣời dùng. Nhƣng đối với giải pháp hệ thống điều khiển thiết bị từ xa thì vấn đề trên đƣợc khắc phục hiệu quả. Ở đây, các thiết bị điều khiển tự động đƣợc kết nối với nhau thành một hệ thống hồn chỉnh qua một thiết bị xử lý trung tâm duy nhất. Từ đĩ bao quát giám sát và điều khiển tồn bộ các thiết bị trong nhà. Hệ thống thiết bị điện đƣợc điều khiển từ xa thì cĩ nhiều hình thức điều khiển. Điển hình là phƣơng pháp điều khiển bằng tin nhắn SMS, các tin nhắn điều khiển đƣợc thiết lập sẵn trong một ứng dụng ngƣời dùng trên hệ điều hành android, mỗi thiết bị nhƣ bĩng đèn, quạt máy, lị sƣởi đến các thiết bị tinh vi, phức tạp nhƣ tivi, máy giặt, hệ thống báo động đƣợc mơ tả trên ứng dụng để ngƣời dùng dễ dàng điều khiển. Với hệ thống này đƣợc lắp đặt trong tịa nhà thì chúng đƣợc xem nhƣ là một ngơi nhà thơng minh. Nghĩa là tất cả các thiết bị này cĩ thể giao tiếp với nhau về mặt dữ liệu thơng qua đầu não trung tâm ở đây cĩ thể là một máy vi tính hồn chỉnh hoặc cĩ thể là một bộ vi xử lí đƣợc lập trình sẵn tất cả các chƣơng trình điều khiển. Bình CHƢƠNG I : GIỚI THIỆU Trang 17
21. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ thƣờng, các thiết bị trong ngồi nhà này cĩ thể đƣợc điều khiển từ xa thơng qua các tin nhắn của chủ nhà. Chẳng hạn nhƣ việc tắt quạt, đèn điện Hay chỉ với mơt tin nhắn SMS, ngƣời chủ nhà cĩ thể bật máy điều hịa để làm mát phịng trƣớc khi về nhà trong một khoảng thời gian nhất định. Bên cạnh đĩ nĩ cũng thơng báo cho chủ nhà biết khi cĩ trộm hay khí gas tăng đột ngơt bằng cách gọi điện thoại hoặc gửi tin nhắn, ngồi ra khi chủ nhà muốn biết tình trạng hiện tại ngơi nhà của mình thì chỉ cần gửi một tin nhắn xuống thì sẽ cĩ tin nhắn phản hồi cập nhật các trạng thái bật tắt của các thiết bị trong nhà, lấy giá trị nhiệt độ, độ ẩm và cho biết ngơi nhà cĩ an tồn khơng. Ngồi ra, ngơi nhà cịn cĩ tính bảo mật bằng việc truy cập cửa bằng thẻ RFID và hệ thống điều khiển cũng phải cĩ mật khẩu mới cho phép truy cập điều khiển. Từ những yêu cầu thực tế, những địi hỏi ngày càng cao của cuộc sống, cộng với sự hợp tác, phát triển mạnh mẽ của mạng điện thoại di động nên chúng tơi đã chọn đề tài “XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT NGƠI NHÀ BẰNG ĐIỆN THOẠI” để đáp ứng đƣợc nhu cầu ngày càng cao của con ngƣời và gĩp phần vào sự tiến bộ, văn minh, hiện đại của nƣớc nhà. 1.3 Mục đích đề tài Với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, các thiết bị điện tử ra đời ngày càng nhiều chủng loại cũng nhƣ tính năng sử dụng. Bên cạnh đĩ nhu cầu sử dụng các thiết bị một cách tự động ngày càng cao, con ngƣời ngày càng muốn cĩ nhiều thiết bị giải trí cũng nhƣ các thiết bị sinh hoạt với kỹ thuật và cơng nghệ ngày càng cao. Cĩ thể ở Việt Nam chƣa phát triển mạnh mẽ trong lĩnh vực này nhƣng hiện nay ở trên thế giới, nhất là các quốc gia thuộc Châu Âu hay Mỹ thì mơ hình ngơi nhà tự động đƣợc điều khiển từ xa đã phát triển mạnh mẽ. Từ những nhu cầu thực tế đĩ, nhĩm tơi muốn đƣa một phần những kỹ thuật hiện đại của thế giới áp dụng vào điều kiện thực tế trong nƣớc để cĩ thể tạo ra một hệ thống điều khiển và giám sát các thiết bị trong nhà từ xa thơng qua tin nhắn SMS nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con ngƣời. Đề tài lấy cơ sở là tin nhắn SMS đƣợc lập trình sẵn vào ứng dụng trên điện thoại thơng minh để điều khiển thiết bị. Việc sử dụng tin nhắn SMS để điều khiển thiết bị cĩ thuận lợi là tiết kiệm thời gian, mang tính cạnh tranh và cơ động cao (nghĩa là ở chỗ nào cĩ phủ sĩng mạng điện thoại di động ta cũng cĩ thể điều khiển thiết bị đƣợc). Ngồi ra, sản phẩm của đề tài này cĩ tính mở, cĩ thể áp dụng cho nhiều đối tƣợng khác nhau trong dân dụng cũng nhƣ trong cơng nghiệp. CHƢƠNG I : GIỚI THIỆU Trang 18
22. S K L 0 0 2 1 5 4