Luận văn Ứng dụng kit ARM điều khiển thiết bị điện trong nhà (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Ứng dụng kit ARM điều khiển thiết bị điện trong nhà (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 ỨNG DỤNG KIT ARM ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG NhÀ GVHD: ThS. NGUYỄN ĐÌNH PHÚ SVTH: ĐẶNG TIẾN SỰ MSSV: 11141414 SVTH: MAI VĂN CHIẾN MSSV: 11141369 S K L 0 0 4 2 6 1 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 1/2016
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: ỨNG DỤNG KIT ARM ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG NHÀ GVHD: ThS. NGUYỄN ĐÌNH PHÚ SVTH: ĐẶNG TIẾN SỰ 11141414 MAI VĂN CHIẾN 11141369 Tp. Hồ Chí Minh - 1/2016
3. PHẦN I GGIIỚỚII TTHHIIỆỆUU
4. TRƢỜNG ĐH. SƢ 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 Tp. HCM, ngày tháng năm 2016 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Đặng Tiến Sự MSSV: 11141414 Tel : 01682133842 Email: tiensuspkt@gmail.com Mai Văn Chiến MSSV: 11141369 Tel : 01692208391 Email: maichiendt11@gmail.com Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện - Điện tử Mã ngành: 01 Hệ đào tạo: Đại học chính quy Mã hệ: 1 Khóa: 2011 Lớp: 11141DT I. TÊN ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG KIT ARM ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG NHÀ. II. NHIỆM VỤ 1. Các số liệu ban đầu: - Đã tìm hiểu về hệ thống ngôi nhà thông minhđiều khiển thiết bị trên thị trƣờng, các phƣơng pháp điều khiển thiết bị các khóa trƣớc làm. - Tham khảo tài liệu về điều khiển thiết bị qua của kit raspberry pi, Arduino cách lập trình webserver. 2. Nội dung thực hiện: - Sử dụng kit ARM cortex M3 làm trung tâm, xây dựng một giao diện điều khiển thiết bị và xem trạng thái của thiết bị điện trên màn hình cảm ứng LCD của kit. - Xây dựng một ứng dụng webserver theo dõi trạng thái các thiết bị điện và điều khiển các thiết bị điện trong ngôi nhà qua internet. III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 20/10/2015 IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 22/1/2016 V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƢỚNGDẪN: Ths. Nguyễn Đình Phú CÁN BỘ HƢỚNG DẪN BM. ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP Ths. Ngyễn Đình Phú ii
5. TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT TPHCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Khoa Điện - Điện TửĐộc lập - Tự do - Hạnh phúc Bộ Môn Điện Tử Công Nghiệp TP. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Đặng Tiến Sự Lớp: 11141DT1B MSSV: 11141414 Họ tên sinh viên 2: Mai Văn Chiến Lớp: 11141DT2D MSSV: 11141369 Tên đề tài: ỨNG DỤNG KIT ARM ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG NHÀ. Xác nhận Tuần/ngày Nội dung GVHD Tuần 1 Tìm hiểu về các phƣơng pháp điều khiển thiết bị điện trong nhà. Tuần 2 Lựa chọn đề tài cho đồ án và tìm hiểu về webserver,điều khiển thiết bị qua internet Tuần 3,4 Tham khảo các tài liệu liên quan đến điều khiển thiết bị và đƣa ra sơ đồ khối tổng quát về mô hình đồ án và tìm hiểu cài đặt phần mền viết code của ARM Tuần 5 Tìm hiểu cài đặt các phần mền viết code của ARM vào tạo hình ảnh cho giao diện. Tuần 6,7,8 Tiến hành xây dựng giao diện điều khiển thiết bị trên màn hình cảm ứng LCD của kit Tuần 9,10 Tìm hiểu về cách lập trình tạo giao diện trên webserver. Tuần 11, 12 Thi công ráp mô hình và đi dây hệ thống mô hình điều khiển thiết bị, lập trình điều khiển. Tuần 13, 14 Viết báo cáo, lập trình điều khiển. Tuần 15 Chỉnh sửa báo cáo đồ án và hoàn thiện code. GV HƢỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ và tên) Ths. Nguyễn Đình Phú iii
6. LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay trên thế giới với sự bùng nổ của khoa học kỹ thuật, sự phát triển mạnh mẽ giữa của các ngành điện tử và viễn thông kết hợp với ứng dụng của họ vi điều khiển.Đã làm cho cuộc sống con ngƣời ngày hoàn thiện hơn. Các thiết bị tự động hóa đã càng ngày đƣợc ứng dụng rộng rãi vào trong sản xuất cũng nhƣ trong cuộc sống sinh hoạt thƣờng ngày của con ngƣời,nhu cầu sử dụng các hệ thống thiết bị thông minh tiện lợi của ngƣời dân ngày càng tăng. Đồng thời, mạng internet phát triển rộng khắp và các thiết bị điện thoại, điện thoại thông minh ngày càng có khả năng kết nối internet mạnh mẽ. Đó là những mặt thuận lợi của việc hình thành ý tƣởng điều khiển các thiết bị thông qua mạng internet. Đây là một hình thức điều khiển thiết bị thuận lợi, tiết kiệm đƣợc nhiều thời gian cho việc điều khiển thiết bị, vừa tiết kiệm đƣợc chi phí lắp đặt khi sử dụng. Do đó điều khiển thiết bị qua internet không còn là mơ ƣớc của con ngƣời nữa mà nó ngày càng phổ biến rộng rãi. Qua báo chí, các phƣơng tiện truyền thông, internet ta có thể thấy những mô hình điều khiển thiết bị nổi tiếng nhƣ ngôi nhà thông minh smarthome,điều khiển thiết bị trong các nhà máy, xí nghiệp Là một sinh viên khoa Điện - Điện tử của trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP HCM, với kiến thức mình đã đƣợc học ở trƣờng cùng với mong muốn ứng dụngnhững công nghệ mới vào điều khiển thiết bị vì vậy nhóm em đã chọn đề tài “ỨNG DỤNG KIT ARM ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG NHÀ” làm đề tài tốt nghiệp cho mình. Trong quá trình làm thực hiện làm báo cáo của mình, nhóm em đã đã cố gắng hoàn thành một cách tốt nhất. Nhƣng với kiến thức,sự hiểu biết có hạn nên không tránh khỏi những thiếu sót, do vậy mong thầy cô và các bạn đóng góp ý kiến cho đề tài nhóm em để đƣợc hoàn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn! Ngƣời thực hiện đề tài Đặng Tiến Sự Mai Văn Chiến iv
7. LỜI CẢM ƠN Để chúng em có đƣợc những kiến thức nhƣ hôm nay, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý Thầy Cô Trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh nói chung và quý Thầy Cô khoa Điện-Điện tử nói riêng. Trong quá trình học tập bốn năm tại trƣờng quý thầy cô đã nhiệt tình giảng dạy truyền đạt kiến thức cho chúng em. Là sinh viên học tại trƣờng, chúng em vinh dự tự hào là sinh viên trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh. Đặc biệt, chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy ThS.Nguyễn Đình Phú, Ngƣời đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ, hƣớng dẫn nhiệt tình cho chúng em trong suốt quá trình làm và hoàn thành đồ án tốt nghiệp này. Cuối cùng, chúng em cũng cảm ơn gia đình đã quan tâm là động lực lớn, và các bạn cùng ngành cùng khóa đã chia sẽ những kiến thức kinh nghiệm cho chúng em, giúp chúng em hoàn thành đƣợc đồ án. Trong quá trình thực hiện đồ án, do kiến thức còn hạn chế nên việc có sai xót là có thể xảy ra, mong quý Thầy Cô và các bạn nhiệt tình góp ý để chúng em hoàn thiện tốt cho bản thân sau này. Xin chân thành cảm ơn! Ngƣời thực hiện đề tài Đặng Tiến Sự Mai Văn Chiến v
8. MỤC LỤC NỘI DUNG TRANG PHẦN I: GIỚI THIỆU Trang bìa i Nhiệm vụ đồ án ii Lịch trình thực hiện đồ án iii Lời mở đầu iv Lời cảm ơn v Mục lục vi Liệt kê hình vẽ ix Liệt kê bảng xi Danh mục từ viết tắt xii PHẦN II: NỘI DUNG CHƯƠNG I: DẪN NHẬP 1 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1 1.2 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1 1.3 MỤC ĐÍCH CHỌN ĐỀ TÀI 2 1.4 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI 2 1.5 Ý TƢỞNG THIẾT KẾ 2 1.6 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2 1.7 BỐ CỤC ĐỀ TÀI 2 CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 4 vi
9. 2.1 TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ TRONG NHÀ 4 2.1.1 Giới thiệu về các thiết bị điện trong nhà 4 2.1.2 Các phƣơng pháp điều khiển 5 2.1.3 Ƣu và nhƣợc điểm của từng phƣơng pháp 5 2.2 TỔNG QUAN VỀ WEBSERVER VÀ ENC28J60 6 2.2.1 Khái niệm về webserver 6 2.2.2 Hoạt động của webserver 7 2.2.3 ENC28J60 10 2.3 Tổng quan về ARM 12 2.3.1 Giới thiệu về ARM 12 2.3.2 Dòng vi điều khiển cortex 12 2.3.2 Giới thiệu về Arm cortex M3 16 2.3.4 GPIO VÀ AFIO 17 2.3.5Ngắt và sự kiện 19 2.3.6SPI 22 CHƯƠNG III: THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 41 3.1 YÊU CẦU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 41 3.1.1 Sơ đồ khối 41 3.1.2 Chức năng và hoạt động từng khối 41 3.2 THIẾT KẾ TỪNG KHỐI 42 3.2.1 Khối xử lý và điều khiển trung tâm 42 3.2.2 Khối điều khiển các thiết bị 42 3.2.3 Khối ánh sáng, thiết bi ̣điêṇ 42 vii
10. 3.2.11 Khối webserver 43 3.2.12 Khối nguồn 49 3.3 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CỦA HỆ THỐNG 49 3.4 LƢU ĐỒ GIẢI THUẬT 51 3.4.1 Lƣu đồ giải thuật chƣơng trình chính 51 3.4.2 Lƣu đồ giải thuật chƣơng trình webserver 52 CHƯƠNG IV :THI CÔNG,KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VÀ NHẬN XÉT 53 4.1 THI CÔNG 53 4.2KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC 57 4.3NHẬN XÉT 57 CHƯƠNG V : KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 58 5.1 KẾT LUẬN 58 5.2 HƢỚNG PHÁT TRIỂN 58 PHẦN II: PHỤ LỤC Tài liệu tham khảo 59 viii
11. LIỆT KÊ HÌNH VẼ Hình Trang Hình 2.1: : mô hình điều khiển thiết bị trong nhà 4 Hình 2.2: : Nguyên tắc hoạt động của webserver 7 Hình 2.3 Quy trình công nghệ của dịch vụ web 9 Hình 2.4: sơ đồ chân ENC28J60 10 Hình 2.5: sơ đồ khối ENC28J60 11 Hình 2.6: Cấu trúc của VĐK Cortex-M3 14 Hình 2.7: Ảnh thực tế Kit ARM STM32F10318 16 Hình 2.8: Cấu hình Kit 16 Hình 2.9 : Cấu hình đầu vào 18 Hình 2.10: Sơ đồ khối điều khiển Timer 21 Hình 2.11: Sơ đồ khối của SPI. 24 Hình 2.12: Liên kết 1 thiết bị chủ với 1 thiết bị tớ. 24 Hình 2.13 Chân NSS 25 Hình 2.14:Truyền SPI với bốn sự kết hợp của bit CPHA và CPOL 26 Hình 3.1: Sơ đồ khối của hệ thống 41 Hình 3.2: Sơ đồ nguyên lý mạch công suất 42 Hình 3.3: PASSWORD WEBSERVER 43 Hình 3.4: Webserver của nhóm 44 Hình 3.5: Hình ảnh trang web no-ip. 45 Hình 3.6: Hình ảnh bƣớc 1 46 Hình 3.7: Hình ảnh bƣớc 2. 46 Hình 3.8: Hình ảnh bƣớc 3. 47 ix
12. Hình 3.9: Hình ảnh bƣớc 3 47 Hình 3.10: Hình ảnh bƣớc 4. 48 Hình 3.11: Hình ảnh bƣớc 5. 48 Hình 3.12: Sơ đồ nguyên lí hê ̣thống. 50 Hình 3.13: Lƣu đồ chƣơng trình chính 51 Hình 3.14: Lƣu đồ chƣơng trình web 52 Hình 4.1: Mạch in khối điều khiển các thiết bị DC. 53 Hình 4.2: Mạch in khối điều khiển các thiết bị AC 53 Hình 4.3: Board điều khiển các thiết bị DC. 54 Hình 4.4:Board điều khiển các thiết bị AC 54 Hình 4.5: Các thiết bị điều khiển bên trong của mô hình 55 Hình 4.6: Các thiết bị điều khiển bên ngoài của mô hình. 55 Hình 4.7: màn hình điều khiển chính của mô hình 56 Hình 4.8: màn hình điều khiển các phòng của mô hình 56 Hình 4.9: PASSWORD vào webserver 57 Hình 4.10: webserver điều khiều khiển 57 x
13. LIỆT KÊ BẢNG Bảng Trang Bảng 2.1 Ƣu nhƣợc điểm các phƣơng pháp điều khiển thiết bị điện trong nhà .5 Bảng 2.2: tóm tắt chân ENC28J60 11 Bảng 2.3: Cấu hình GPIO. 18 Bảng 2.4: Sự kiện ngắt trong giao tiếp SPI. 33 Bảng 2.5: Các chữ viết tắt mô tả thanh ghi 33 xi
14. DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT GSM ( Global System for Mobile Communications ) : Hệ thống thông tin di động toàn cầu. CDMA ( Code Division Multiple Access ) : Đa truy cập phân chia theo mã. TDMA ( Time Division Multiple Access ) : Đa truy cập phân chia theo thời gian. ETSI ( European Telecommunications Standards Institute ) : Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu. 3GPP ( Third Generation Partnership Project ) . AT ( Attention ) . RFID ( Radio Frequency Identification ). HTML( Hyper Text Markup Language) Ngôn ngữ hiển thị siêu văn bản. HTTP ( HyperText Transfer Protocol - Giao thức truyền tải siêu văn bản) CSDL (Database) viết tắt của Cơ sở dƣ̃ liêụ URL (Universal Resource Locator) mang laị khả năng siêu liên kết cho các trang maṇ g . IP : Internet Protocol - giao thức Internet UDDI (Universal Description, Discovery, and Intergration) là một tập các quy tắc đăng ký và tìm kiếm thông tin các Web Service IIS (Internet Information Services) là các dịch vụ cung cấp thông tin Internet DNS (Domain Name System) Hê ̣thống tên miền. WSDL ( Web Services Description Language) ngôn ngữ đƣợc sử dụng để mô tả đầy đủ về Web Service. SOAP (Simple Object Access Protocol) giao thƣ́ c giao tiếp có cấu trúc đơn giản. DHTML(Dynamic HTML). xii
15. PHẦN II
16. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – ỨNG DỤNG KIT ARM ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG NHÀ - 2016 CHƢƠNG I : DẪN NHẬP 1.1 Đặt vấn đề Nhƣ chúng ta đã biết hiện nay mạng internet đƣợc phủ sóng rộng rãi, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, dƣờng nhƣ mọi thứ xung quanh ta trở nên thông minh hơn: Từ chiếc điện thoại thông minh, tivi thông minh cho đến máy giặt thông minh, tủ lạnh thông minh, máy hút bụi thông minh thì cuộc sống con ngƣời cũng cần đƣợc bảo vệ và nâng cao hơn, để đáp ứng điều đó và tiết kiệm thời gian cho mỗi ngƣời, việc xây dựng một hệ thống điều khiển các thiết bị điện trong nhà qua mạng internet cho mỗi gia đình là điều cần thiết. Công nghệ kỹ thuật điện tử ngày càng phát triển, mà trong đó là kỹ thuật điều khiển từ xa đóng một vai trò quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lí, công nghiệp, cung cấp thông tin, truyền tải dữ liệu 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. Bên cạnh đó còn 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, kit ARM Cortex M3 là một loại kit mới trên thị trƣờng và ứng dụng kit ARM để điều khiển các thiết bị điện trong nhà trên màn hình cảm ứng LCD và qua mạng internet là một đề tài mới chƣa có sinh viên nào từng làm và đây còn là một mạng mới trong điều khiển thiết bị. Với mong muốn làm chủ các sản phẩm công nghệ mới ứng dụng vào thực tiễn điều khiển thiết bị tạo sử tiện lợi cho mọi ngƣời nên chúng em đã chọn đề tài này để nghiên cứu làm đề tài tốt nghiệp. Hệ thống thiết bị điện đƣợc điều khiển từ xa thông qua mạng lƣới internet rộng rãi. Trong đề tài này chúng em chọn phƣơng pháp điều khiển trực tiếp trên màn hình cảm ứng LCD của kit và phƣơng pháp điều khiển thông qua webserver đã lập trình, mỗi thiết bị ví dụ nhƣ bóng đèn, quạt máy, hay các thiết bị phức tạp nhƣ tivi, máy giặt, tủ lạnh hệ thống điều khiển đƣợc mô tả trên webserver để ngƣời dùng dễ dàng điều khiển. Với hệ thống này đƣợc lắp đặt trong tòa nhà thì chúng đƣợc xem nhƣ là một ngôi nhà thông minh. Nghĩa là tất cả các thiết bị này có thể giao tiếp với nhau về mặt dữ liệu thông qua đầu não bộ vi xử lí đƣợc lập trình sẵn tất cả các chƣơng trình điều khiển. Bình thƣờng, các thiết bị trong trung tâm ở đây có thể là một máy vi tính hoàn chỉnh hoặc có thể đƣợc điều khiển từ xa thông qua websever. Chẳng hạn nhƣ việc tắt quạt, đèn điện, tivi, tủ lạnh Hay chỉ với một thao tác trên điện thoại thông minh, ngƣời chủ nhà có thể bật máy điều hòa để làm mát phòng, hay bật quạt. Ngoài ra, hệ thống còn có tính bảo mật bằng việc truy cập vào hệ thống điều khiển cũng phải có mật khẩu mới cho phép truy cập điều khiển. CHƢƠNG I: GIỚI THIỆU TRANG 2
17. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – ỨNG DỤNG KIT ARM ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG NHÀ - 2016 Từ những yêu cầu thực tế, những đòi hỏi ngày càng cao của cuộc sống, cộng với sự hợp tác, phát triển mạnh mẽ của mạng 3G cũng nhƣ mạng internet nên chúng em đã chọn đề tài “ỨNG DỤNG KIT ARM ĐIỀU KHIỂN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG NHÀ ” để đáp ứng đƣợc nhu cầu ngày càng cao của con ngƣời và góp 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 đó nhu cầu sử dụng các thiết bị mới tiện dụng có tính thẩm mĩ ngày càng cao, con ngƣời ngày càng muốn có nhiều thiết bị giải trí cũng nhƣ các thiết bị sinh hoạt với kỹ thuật và công nghệ ngày càng cao. Có 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 mô hình điều khiển các thiết bị điện từ xa đã phát triển mạnh mẽ. Từ những nhu cầu thực tế đó, nhóm tôi muốn đƣa một phần những kỹ thuật hiện đại của thế giới áp dụng vào điều kiện thực tế trong nƣớc để có thể tạo ra một hệ thống điều khiển các thiết bị trong nhà từ xa thông webserver nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con ngƣời. 1.4 Giới hạn đề tài − Lập trình một webserver đơn giản để điều khiển thiết bị. − Với thời lƣợng và kiến thức có hạn, trong đề tài này nhóm em chỉ thực hiện đƣợc điều khiển thiết bị cơ bản. 1.5 Ý tƣởng thiết kế Dùng dùng mạng wifi thông qua web để điều khiển các thiết bị và có thể nhận dữ liệu đáp ứng lại từ các thiết bị cho biết tình trạng hoạt động ON/OFF của các thiết bị và thiết kế màn hình điều khiển các thiết bị trên màn hình LCD cảm ứng của kit. 1.6 Phƣơngpháp nghiên cứu Trong đề tài này nhóm tôi đã sử dụng các phƣơng pháp nghiên cứu: − Phƣơng pháp tham khảo tài liệu : Bằng cách thu thập thông tin từ sách, tạp chí về điện tử và truy cập từ internet. − Phƣơng pháp quan sát : Khảo sát một số mạch điện thực tế đang có trên thị trƣờng và tham khảo thêm một số dạng mạch từ internet. − Phƣơng pháp thực nghiệm : Từ những ý tƣởng và kiến thức vốn có của mình kết hợp với sự hƣớng dẫn của giáo viên, nhóm tôi đã lập trình và thử nghiệm điều khiển. CHƢƠNG I: GIỚI THIỆU TRANG 3
18. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – ỨNG DỤNG KIT ARM ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG NHÀ - 2016 1.7 Bố cục đề tài Dựa vào phƣơng hƣớng thực hiện đề tài, các nội dung chính cần đƣợc tìm hiểu và thực hiện nhƣ sau: - Chƣơng 1: Giới thiệu - đƣa ra lý do chọn đề tài, mục tiêu và hƣớng giải quyết đề tài. - Chƣơng 2: Cơ sở lý thuyết – nêu ra các lý thuyết liên quan đến đề tài. - Chƣơng 3: Thiết kế xây dựng hệ thống – trình bày thiết kế của từng khối. - Chƣơng 4: Thi công, kết quả đạt đƣợc và nhận xét. - Chƣơng 5: Kết luận và hƣớng phát triển. - - CHƢƠNG I: GIỚI THIỆU TRANG 4
19. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ỨNG DỤNG KIT ARM ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ TRONG NHÀ – 2016 CHƢƠNG II : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tổng quan về điều khiển thiết bị trong nhà 2.1.1 Giới thiệu điều khiển thiết bị trong nhà. Hình 2.1: mô hình điều khiển thiết bị trong nhà [7] Hệ thống các thiết bị điện tử gia dụng đƣợc kết hợp với nhau thành mạng thiết bị và hoạt động theo kịch bản tùy biến nhằm tạo ra môi trƣờng sống tiện nghi, an toàn, tiết kiệm năng lƣợng. Một hệ thống điều khiển thiết bị trong nhà cơ bản bao gồm: - Một kit điều khiển trung tâm ( home server ), có nhiệm vụ kết nối các thiết bị với nhau và điều khiển toàn bộ hệ thống nhà. - Các thiết bị gia dụng đầu cuối là những vật dụng điện tử trong nhà nhƣ các thiết bị điện nhƣ điều hòa, hệ thống đèn, quạt thông gió, tivi, tủ lạnh Các thiết bị đƣợc kết nối với nhau trong hệ thống mạng thiết bị bằng công nghệ truyền dữ liệu, qua đƣờng điện hoặc không dây và đƣợc kết nối trực tiếp đến Home Server. Chủ nhân của hệ thống này có thể kiểm soát, điều khiển ngôi nhà cũng nhƣ các thiết bị trong nhà bằng nhiều phƣơng tiện nhƣ điện thoại thông minh, laptop ở bất kì đâu và bất kỳ lúc nào. CHƢƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TRANG 4
20. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ỨNG DỤNG KIT ARM ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ TRONG NHÀ – 2016  Các yếu tố tiện lợi khi áp dụng vào điều khiển thiết bị của ngôi nhà. Chẳng hạn: Thẩm mỹ là một yếu tố quan trọng trong ngôi nhà của bạn nên giao diện điều khiển trên kit đẹp thay thế đƣợc hệ thông công tắc rắc rối của hệ thống đèn, ti vi,quạt, tủ lạnh trong nhà. Có thể tắt bật các thiết bị đèn hoặc tắt bật ti vi khi đang ngồi trên tay cầm một chiết điện thoại thông minh hoặc laptop có kết nối wifi. 2.1.2 Các phƣơng pháp điều khiển Chúng ta có thể điều khiển và giám sát nó thông qua một thiết bị kết nối không dây ( Laptop, Điện thoại di động thông minh ). Có rất nhiều phƣơng pháp điều khiển các thiết bị điện trong ngôi nhà nhƣ : Wifi, Ethernet, internet và 3G. 2.1.3 Ƣu và nhƣợc điểm của từng phƣơng pháp. Bảng 2.1: Ƣu nhƣợc điểm các phƣơng pháp điều khiển thiết bị điện trong nhà. Phƣơng pháp Ƣu điểm Nhƣợc điểm điều khiển Wifi Cho phép ngƣời dùng truy cập Chỉ hoạt động tốt trong phạm vi mạng ở bất cứ nơi đâu trong khu vài chục mét, dễ bị nhiễu và vực phủ sóng, số lƣợng ngƣời sử tính bảo mật không cao. dụng đƣợc nhiều. Internet Tốc độ truyền nhanh Truyền thông qua dây, chỉ sử dụng cố định ở một nơi nhất định. Bluetooth Cho phép ngƣời dùng truy cập Phạm vi truyền chỉ khoảng 10 trong phạm vi phủ sóng, số lƣợng mét, bảo mật không cao. ngƣời sử dụng đƣợc nhiều. CHƢƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TRANG 5
21. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ỨNG DỤNG KIT ARM ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ TRONG NHÀ – 2016 Sms Sử dụng mạng điện thoại di động, Tốc độ truyền phụ thuộc sóng tƣơng đối ổn định, phạm vi hoạt của mạng điện thoại, tốn phí. động hầu hết mọi nơi, trừ một vài nơi mạng điện thoại không thể phủ sóng. 3G Kết nối với internet ở bất cứ nơi Tốn phí thuê bao, tốc độ không đâu có mạng điện thoại di động, cao thƣờng từ 600 Kbit/giây phạm vi hoạt động rộng đến 1,4Mbit/giây Trong đề tài nhóm chọn phƣơng pháp điều khiển thông qua internet 2.2 Tổng quan về webserver và ENC28J60. 2.2.1 Khái niệm về webserver Web Server (máy chủ Web): máy chủ mà trên đó cài đặt phần mềm chạy Website, đôi khi ngƣời ta cũng gọi chính phần mềm đó là Web Server. Tất cả các Web Server đều hiểu và chạy đƣợc các file *.htm và *.html, tuy nhiên mỗi Web Server lại phục vụ một số kiểu file chuyên biệt chẳng hạn nhƣ IIS của Microsoft dành cho *.asp, *.aspx ; Apache dành cho *.php ; Sun Java System Web Server của SUN dành cho *p Máy chủ Web Server là máy chủ có dung lƣợng lớn, tốc độ cao, đƣợc dùng để lƣu trữ thông tin nhƣ một ngân hàng dữ liệu, chứa những website đã đƣợc thiết kế cùng với những thông tin liên quan khác. Web Server có khả năng gửi đến máy khách những trang Web thông qua môi trƣờng Internet (hoặc Intranet) qua giao thức HTTP – giao thức đƣợc thiết kế để gửi các file đến trình duyệt Web (Web Browser), và các giao thức khác. Tất cả các Web Server đều có một địa chỉ IP (IP Address) hoặc cũng có thể có một Domain Name. Giả sử khi bạn đánh vào thanh Address trên trình duyệt của bạn một dòng sau đó gõ phím Enter bạn sẽ gửi một yêu cầu đến một Server có Domain Name là www.abc.com.vn . Server này sẽ tìm trang Web rồi gửi nó đến trình duyệt của bạn. CHƢƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TRANG 6