BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT CÁC THIẾT BỊ
TRONG NHÀ

Giảng viên hướng dẫn: ThS. Nguyễn Thành Vinh
Sinh viên thực hiện:

Trần Nhật Khôi

TP.HCM – 2022



TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT TP.HCM
Khoa: …………………………….
PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dùng cho CBHD và nộp cùng báo cáo CĐTN của sinh viên)

Tên đề tài:......................................................................................................................
Chuyên ngành: .............................................................................................................
Họ và tên sinh viên:..................................... Mã sinh viên:..........................................
Người hướng dẫn (học hàm, học vị, họ và tên): ..........................................................
Cơ quan công tác: .........................................................................................................
Phần đánh giá và cho điểm của người hướng dẫn (tính theo thang điểm 10)
Mơ tả mức chất lượng

Trọng
Tiêu chí
số
Giỏi
Khá
Đạt u cầu Khơng đạt Điểm
đánh giá
(%)
9 - 10
7-8
5-6
<5
Xây dựng đề
cương nghiên
cứu

10

Tinh thần và thái
độ làm việc

10

Kiến thức và kỹ
năng làm việc

10

Nội dung và kết
quả đạt được


40

Kỹ năng viết và
trình bày báo cáo

30
ĐIỂM TỔNG

Ghi chú: Điểm tổng làm trịn đến 1 số lẻ.
Nhận xét chung (sau khi sinh viên hoàn thành CĐTN):
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
Đồng ý cho sinh viên: Được chấm phản biện: 
Không được chấm phản
biện: 
HCM, ngày…….tháng…….năm………
Cán bộ hướng dẫn
(Ký và ghi rõ họ tên)

i


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT TP.HCM
Khoa: ……………………………….
PHIẾU CHẤM ĐIỂM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho cán bộ chấm phản biện)


Tên đề tài: .....................................................................................................................
Chuyên ngành: .............................................................................................................
Họ và tên sinh viên: .................................... Mã sinh viên: .........................................
Người hướng dẫn (học hàm, học vị, họ và tên): ..........................................................
Cơ quan công tác: .........................................................................................................
Phần đánh giá và cho điểm của người phản biện (tính theo thang điểm 10)
Tiêu chí
đánh giá
Hình thức bản
thuyết minh
Nội dung bản
thuyết minh

Trọng
số
(%)

Mơ tả mức chất lượng
Giỏi

Khá

9 - 10

7-8

Đạt u cầu Khơng đạt
5-6

Điểm


<5

10

30

Mức độ trích dẫn
và sao chép

10

Kết quả nghiên
cứu đạt được

30

Mức độ thể hiện
kiến thức

20
ĐIỂM TỔNG

Ghi chú: Điểm tổng làm tròn đến 1 số lẻ.
HCM, ngày……… tháng……năm………..
Cán bộ chấm phản biện
(Ký và ghi rõ họ tên)

ii



LỜI CAM ĐOAN
Tôi: Trần Nhật Khôi xin cam đoan:
Đồ án tốt nghiệp là thành quả của tôi trong suốt thời gian qua dưới sự hướng dẫn của
giảng viên hướng dẫn.
Toàn bộ tài liệu tham khảo mà tôi sử dụng đều được trích dẫn nguồn gốc rõ ràng.
Các thơng số và kết quả đều là kết quả chân thực đo được từ thực tế.
Tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệu nếu vi phạm qui định của nhà trường.

HCM, tháng 6 năm 2022
Sinh viên thực hiện
Trần Nhật Khôi

iii


LỜI CẢM ƠN
Kính thưa:
- Ban giám hiệu nhà trường Đại học SPKT TP.HCM
- Thầy cô Khoa Điện – Điện tử.
Quãng thời gian sinh viên cuối cùng cũng khép lại với đồ án tốt nghiệp. Việc
đạt được những kết quả như ngày hôm nay không chỉ là nhờ vào sự nỗ lực cố gắng của
bản thân mà cịn có sự quan tâm, giúp đỡ của gia đình, thầy cơ và bạn bè.
Lời đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Ban giám hiệu Trường Đại học
SPKT TP.HCM. Toàn thể quý thầy cô khoa Điện – Điện tử đã tận tình chỉ dạy, giúp
đỡ em trong suốt bốn năm đại học. Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ
của thầy Nguyễn Thành Vinh đã tận tình hướng dẫn em hoàn thành đồ án tốt nghiệp
này.
Ngoài ra em xin cảm ơn đến gia đình đã ln ủng hộ cả về vật chất lẫn tinh thần
cho em trong thời gian qua.


HCM, tháng 6 năm 2022
Sinh viên thực hiện
Trần Nhật Khôi

iv


TÓM TẮT
Thực hiện đề tài “Hệ thống điều khiển và giám sát các thiết bị trong nhà” nhằm
xây dựng một hệ thống điều khiển và giám sát các thiết bị điện trong nhà thông qua
wifi và bluetooth. Hệ thống bao gồm phần cứng điều khiển, ứng dụng điều khiển và
giám sát. Hệ thống chống trộm sử dụng RFID và cảm biến vân tay R307. Ứng dụng
điều khiển thuộc hệ điều hành Android dễ sử dụng.
ABSTRACT
Implementing the project "Control and monitoring system of indoor devices" to
build a control and monitoring system for electrical appliances in the house via wifi
and bluetooth. The system consists of control hardware, control and monitoring
applications. Anti-theft system using RFID and fingerprint sensor R307. Easy-to-use
Android control app.

v


MỤC LỤC

PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
....................................................................................................................... i
PHIẾU CHẤM ĐIỂM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP........................................ii
LỜI CAM ĐOAN...................................................................................... iii

LỜI CẢM ƠN............................................................................................ iv
TĨM TẮT....................................................................................................v
ABSTRACT.................................................................................................v
DANH MỤC HÌNH ẢNH.........................................................................ix
DANH MỤC BẢNG BIỂU...................................................................... xii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, TỪ VIẾT TẮT.....................................xiii
PHẦN MỞ ĐẦU......................................................................................... 1
1. Ý nghĩa đề tài..............................................................................................1
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài.................................................................1
3. Giới hạn nghiên cứu của đề tài.................................................................1
4. Kết quả của đề tài......................................................................................1
5. Đối tượng nghiên cứu của đề tài...............................................................2

Chương 1. TỔNG QUAN NHÀ THÔNG MINH.....................................3
1.1. TỔNG QUAN............................................................................................3
1.2. LỢI ÍCH CỦA NHÀ THƠNG MINH.....................................................4
1.3. CÁC THÀNH PHẦN CẤU TẠO NÊN NHÀ THÔNG MINH.............4
1.3.1. Hệ thống điều khiển........................................................................................4
1.3.2. Hệ thống an ninh............................................................................................5
1.3.3. Hệ thống đo lường..........................................................................................5

Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT...............................................................7
2.1. ESP32.........................................................................................................7
2.1.1. Giới thiệu Module ESP32...............................................................................7
2.1.2. Sơ đồ chân......................................................................................................7
2.1.3. Thông số kỹ thuật...........................................................................................8

2.2. ARDUINO MEGA 2560...........................................................................8
2.2.1. Giới thiệu Arduino mega 2560.......................................................................8
2.2.2. Thông số kỹ thuật...........................................................................................9

vi


2.2.3. Sơ đồ chân....................................................................................................10

2.3. MODULE RFID......................................................................................11
2.3.1. Giới thiệu Module RFID..............................................................................11
2.3.2. Thông số kỹ thuật.........................................................................................11

2.4. CẢM BIẾN VÂN TAY R307.................................................................12
2.4.1. Giới thiệu cảm biến vân tay R307................................................................12
2.4.2. Thông số kỹ thuật.........................................................................................12
2.4.3. Sơ đồ chân....................................................................................................13

2.5. ESP32 CAM.............................................................................................13
2.5.1. Giới thiệu ESP32 CAM................................................................................13
2.5.2. Thông số kỹ thuật.........................................................................................14
2.5.3. Sơ đồ chân....................................................................................................14

2.6. MÀN HÌNH LCD TFT...........................................................................15
2.6.1. Giới thiệu màn hình LCD TFT.....................................................................15
2.6.2. Thơng số kỹ thuật.........................................................................................16

2.7. MODULE ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ L293D.......................................16
2.7.1. Giới thiệu Module L293D............................................................................16
2.7.2. Thông số kỹ thuật.........................................................................................17

Chương 3. GIỚI THIỆU PHẦN MỀM VÀ CÁC GIAO THỨC ĐƯỢC
SỬ DỤNG..................................................................................................18
3.1. KODULAR..............................................................................................18

3.1.1. Giới thiệu Kodular........................................................................................18
3.1.2. Cách tạo ra một ứng dụng bằng Kodular......................................................19

3.2. ỨNG DỤNG BLYNK..............................................................................24
3.2.1. Giới thiệu ứng dụng Blynk...........................................................................24
3.2.2. Tạo một dự án Blynk....................................................................................25

3.3. GIAO THỨC UART...............................................................................31
3.3.1. Giới thiệu giao thức UART..........................................................................31
3.3.2. Sơ đồ khối.....................................................................................................31
3.3.3. Nguyên lý hoạt động....................................................................................31

3.4. GIAO THỨC SPI....................................................................................32
3.4.1. Giới thiệu giao thức SPI...............................................................................32
3.4.2. Nguyên lý hoạt động....................................................................................33
vii


Chương 4. THI CÔNG ĐỀ TÀI..............................................................34
4.1. THIẾT KẾ PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN..............................................34
4.2. SƠ ĐỒ KHỐI CỦA ĐỀ TÀI..................................................................46
4.3. THI CÔNG MƠ HÌNH...........................................................................47
4.3.1. Xây dựng mơ hình nhà.................................................................................47
4.3.2. Xây dựng hệ thống chiếu sáng, quạt.............................................................48
4.3.4. Xây dựng hệ thống cầu thang thông minh....................................................53
4.3.5. Xây dựng hệ thống bảo mật..........................................................................55

Chương 5. KẾT QUẢ VÀ KIẾN NGHỊ.................................................57
5.1. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC..........................................................................57
5.2. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ VÀ KIẾN NGHỊ.............................................64

5.2.1. Đánh giá kết quả...........................................................................................64
5.2.2. Kết luận và hướng phát triển........................................................................64

TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................66
PHẦN PHỤ LỤC......................................................................................67

viii


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Chương 1
Hình 1.1. Ảnh minh họa nhà thơng minh........................................................................3
Hình 1.2. Sơ đồ khối hệ thống điều khiển.......................................................................4
Hình 1.3. Sơ đồ khối hệ thống an ninh RFID..................................................................5
Hình 1.4. Sơ đồ khối hệ thống an ninh Fingerprint.........................................................5
Hình 1.5. Sơ đồ khối hệ thống đo lường.........................................................................6
Chương 2
Hình 2.1. Module ESP32.................................................................................................7
Hình 2.2. Sơ đồ chân Module ESP32..............................................................................7
Hình 2.3. Arduino Mega 2560........................................................................................9
Hình 2.4. Sơ đồ chân Arduino Mega 2560....................................................................10
Hình 2.5. Module RFID................................................................................................11
Hình 2.6. Cảm biến vân tay R307.................................................................................12
Hình 2.7. Sơ đồ chân cảm biến vân tay R307...............................................................13
Hình 2.8. Module ESP32 Cam......................................................................................14
Hình 2.9. Sơ đồ chân Module ESP32 Cam...................................................................14
Hình 2.10. Sơ đồ nguyên lý Module ESP32 Cam.........................................................15
Hình 2.11. Màn hình LCD TFT....................................................................................15
Hình 2.12. Module điều khiển động cơ L293D............................................................16
Chương 3

Hình 3.1. Giao diện Website Kodular...........................................................................18
Hình 3.2. Giao diện đăng nhập Kodular........................................................................19
Hình 3.3. Tạo project mới.............................................................................................20
Hình 3.4. Đặt tên cho project mới.................................................................................20
Hình 3.5. Giao diện designer của Kodular....................................................................21
Hình 3.6. Khu vực project.............................................................................................21
Hình 3.7. Khu vực test...................................................................................................22
Hình 3.8. Khu vực export..............................................................................................22
Hình 3.9. Khu vực help.................................................................................................22
Hình 3.10. Khu vực User Interface...............................................................................23
ix


Hình 3.11. Giao diện Block của Kodular......................................................................24
Hình 3.12. Các thành phần của Blynk...........................................................................25
Hình 3.13. Nền tảng hỗ trợ cài đặt ứng dụng Blynk.....................................................25
Hình 3.14. Đăng ký tài khoản Blynk.............................................................................26
Hình 3.15. Tạo một dự án mới trên ứng dụng Blynk....................................................27
Hình 3.16. Đặt tên cho dự án mới.................................................................................27
Hình 3.17. Các Widget Box..........................................................................................28
Hình 3.18. Cấu hình cho Widget...................................................................................28
Hình 3.19. Giao diện web cấu hình dashboard..............................................................29
Hình 3.20. Thiết lập chân ảo cho các thiết bị................................................................30
Hình 3.21. Chọn các Widget thích hợp cho dashboard.................................................30
Hình 3.22. Sơ đồ khối giao thức UART........................................................................31
Hình 3.23. Cách thức truyền dữ liệu UART.................................................................32
Hình 3.24. Sơ đồ khối giao thức SPI.............................................................................32
Hình 3.25. Các cấu hình cơ bản của SPI.......................................................................33
Chương 4
Hình 4.1. Giao diện chờ khi khởi động ứng dụng.........................................................34

Hình 4.2. Giao diện đăng nhập......................................................................................35
Hình 4.3. Giao diện điều khiển chính............................................................................36
Hình 4.4. Tiện ích Sidebar............................................................................................37
Hình 4.5. Cài đặt tên và lệnh.........................................................................................37
Hình 4.6. Cài đặt hồi đáp...............................................................................................38
Hình 4.7. Giao diện giám sát.........................................................................................39
Hình 4.8. Giao diện điều khiển cửa...............................................................................39
Hình 4.9. Sơ đồ thuật tốn của ứng dụng......................................................................40
Hình 4.10. Block đăng ký..............................................................................................41
Hình 4.11. Block đăng nhập bằng vân tay....................................................................42
Hình 4.12. Block đăng nhập bằng tài khoản.................................................................42
Hình 4.13. Block kết nối...............................................................................................43
Hình 4.14. Block nút nhấn một.....................................................................................44
Hình 4.15. Block đồ bộ trạng thái.................................................................................44
Hình 4.16. Block điều khiển bằng giọng nói.................................................................45
x


Hình 4.17. Block hiển thị thơng số cảm biến................................................................45
Hình 4.18. Sơ đồ khối của hệ thống..............................................................................47
Hình 4.19. Mơ hình nhà................................................................................................48
Hình 4.20. Sơ đồ thuật toán hệ thống chiếu sáng và quạt.............................................49
Hình 4.21. Mơ phỏng mạch trên Altium.......................................................................50
Hình 4.22. Mạch thực tế mạch ra chân cho ESP32.......................................................50
Hình 4.23. Sơ đồ nguyên lý điều khiển cửa và công tắc cảm ứng bằng Arduino Mega
.......................................................................................................................................51
Hình 4.24 Mạch ra chân cho Arduino Mega.................................................................52
Hình 4.25. Sơ đồ nguyên lý ESP32 Cam và cảm biến chuyển động............................53
Hình 4.26. Mạch thực tế của ESP32 Cam và cảm biến chuyển động...........................53
Hình 4.27. Cấu hình WiFi cho ESP32 Cam..................................................................54

Hình 4.28. Sơ đồ ngun lý mạch cầu thang thơng minh.............................................55
Hình 4.29. Mơ phỏng mạch cầu thang thơng minh trên Altium...................................55
Hình 4.30. Mạch thực tế cầu thang thơng minh............................................................56
Hình 4.31. Sơ đồ ngun lý khối cảm biến cửa............................................................56
Hình 4.32. Đóng mở cửa chính bằng vân tay trên ứng dụng Androi............................57
Chương 5
Hình 5.1. Thiết lập WiFi cho hệ thống..........................................................................58
Hình 5.2. Thiết lập kết nối Bluettoth cho hệ thống.......................................................59
Hình 5.3. Xem video camera trên ứng dụng Blynk.......................................................60
Hình 5.4. Ảnh gửi về Telegram.....................................................................................60
Hình 5.5. LCD TFT hiển thị trạng thái thời tiết............................................................61
Hình 5.6. Bật tất cả các thiết bị.....................................................................................61
Hình 5.7. Đóng mở cửa cổng bằng RFID.....................................................................62
Hình 5.8. Đóng mở cửa chính bằng vân tay..................................................................62
Hình 5.9. Hệ thống đèn, quạt và công tắc cảm ứng tại các phịng................................63
Hình 5.10. Giám sát nhiệt độ, độ ẩm và khí gas thơng qua ứng dụng Blynk và ứng
dụng Android.................................................................................................................63
Hình 5.11. Bật tắt thiết bị bằng giọng nói trên ứng dụng Android...............................64

xi


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1. Thông số kỹ thuật Module ESP32..................................................................8
Bảng 2.2. Thông số kỹ thuật Module Arduino Mega......................................................9
Bảng 2.3. Thông số kỹ thuật ESP32 Cam.....................................................................14

xii



DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, TỪ VIẾT TẮT
RFID

Radio Frequency Identification

UART Universal Asynchronous Receiver-Transmitter
SPI

Serial Peripheral Interface

IP

Internet Protocol

xiii


PHẦN MỞ ĐẦU
1. Ý nghĩa đề tài
Ngày nay, trong thời kỳ cơng nghệ số phát triển mạnh mẽ thì cuộc sống của con
người càng có nhu cầu sử dụng đầy đủ các thiết bị thông minh để phục vụ cho sinh
hoạt và cơng việc của mình. Một thực tế rất gần với con người là trong chính căn nhà
của mình.
Theo Statista, thị trường nhà thông minh ở Việt Nam sẽ phát triển mạnh khi đạt
mốc 183,9 triệu đô vào năm 2021, 251 triệu đơ vào năm 2022 và có khả năng đến năm
2025 doanh thu sẽ là 449,1 triệu đô. Những con số này cho thấy tiềm năng về thị
trường nhà thơng minh ở Việt Nam là rất lớn. Tính tới thời điểm hiện tại, Việt Nam đã
có hơn 30 thương hiệu nhà thông minh trên khắp cả nước với các mức giá, xuất xứ và
giải pháp khác nhau. Trong đó các thương hiệu Việt hàng đầu như Bkav, Lumi, Acis…
Trong đồ án tốt nghiệp “Hệ thống điều khiển và giám sát các thiết bị trong

nhà” giải pháp của em là sử dụng ESP và Arduino để đo lường và điều khiển các thiết
bị điện trong nhà.
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
 Nghiên cứu sử dụng Module ESP32, Module Ardunio mega 2560.
 Nghiên cứu sử dụng các module cảm biến.
 Thiết kế ứng dụng Android để điều khiển và giám sát.
 Nghiên cứu phương thức giao tiếp giữa các Module.
 Nghiên cứu sử dụng phần mềm chuyên dụng.
3. Giới hạn nghiên cứu của đề tài
Với lượng kiến thức, tài chính và thời gian có hạn em quyết định thực hiện đề
tài dưới dạng mơ hình tương đối hồn chỉnh, đáp ứng được các mục tiêu đã đề ra. Vì
để hồn thiện một hệ thống nhà thơng minh hồn chỉnh cần thời gian và tài chính rất
lớn.
4. Kết quả của đề tài
Sau khi nỗ lực nghiên cứu và cố gắng hoàn thành các mục tiêu đã đề ra, đồ án
của em đã đạt được những kết quả như sau:
 Hồn thiện mơ hình nhà cùng với các thiết bị điện.
 Thiết kế thành công ứng dụng Android trên điện thoại.
1


 Giao tiếp thành công các module với nhau.
 Xây dựng được chương trình giám sát và điều khiển.
5. Đối tượng nghiên cứu của đề tài
Đề tài tập trung vào các thành phần cấu tạo nên hệ thống giám sát và điều khiển
các thiết bị trong nhà. Xây dựng ứng dụng điều khiển và các hệ điều khiển thơng minh.
Tìm hiểu và ứng dụng các cảm biến thông minh vào hệ thống. Tìm hiểu phương thức
giao tiếp, điều khiển của các Module điều khiển.

2



Chương 1. TỔNG QUAN NHÀ THƠNG MINH
1.1. TỔNG QUAN
Nhà thơng minh (Smart Home) chính là nơi mà chủ nhân có thể điều khiển các
thiết bị điện trong nhà bằng smartphone và giọng nói. Kiểm sốt được các thơng số
mơi trường nơi mình đang sống. Sử dụng các hệ thống chống trộm, an ninh với độ bảo
mật cao.
Một ngôi nhà thông minh giúp cho chủ nhân có những trãi nghiệm tuyệt vời khi
về nhà sau những giờ làm việc căng thẳng. Tất cả thiết bị điện từ phòng ngủ cho đến
toilet có đều có thể gắn các điều khiển điện tử được kết nối với internet và điện thoại,
có thể điều khiển và quan sát từ xa theo lịch hoặc lập trình tự động.
Các thơng số về nhiệt độ, độ ẩm hay khí gas… đều có thể cập nhật theo thời
gian giúp cho người dùng yên tâm về chất lượng môi trường sống.
Điều khiển các thiết bị ở bất cứ đâu chỉ cần có internet, giám sát ngơi nhà từ xa,
tiết kiệm điện năng trong những trường hợp quên tắt đèn. Hình 1.1 dưới đây là ảnh
minh họa cho một ngơi nhà thông minh được điều khiển và giám sát thông qua iPad.

Hình 1.1. Ảnh minh họa nhà thơng minh
3


1.2. LỢI ÍCH CỦA NHÀ THƠNG MINH
Nhà thơng mang lại sự tinh tế, sang trọng và tiện ích hơn. Trãi nghiệm cuộc
sống hoàn toàn mới với căn nhà đầy đủ tiện nghi. Đặc biệt phù hợp với những gia đình
có bố mẹ đã lớn tuổi thật tiện lợi khi không phải đi lại khó khăn mà vẫn có thể tắt mở
các thiết bị thông qua smartphone.
Liên kết với căn nhà chỉ cần một chiếc smartphone trong tay, dù đã đến cơng ty,
đi du lịch, vẫn có thể kiểm sốt ngơi nhà của mình.
Đem lại sự an tâm khi sử dụng các hệ thống an ninh như thẻ từ, vân tay, cảm

biến chuyển động thông báo về điện thoại ngay khi phát hiện đột nhập.
1.3. CÁC THÀNH PHẦN CẤU TẠO NÊN NHÀ THƠNG MINH
1.3.1. Hệ thống điều khiển
Thơng thường khi điều khiển các thiết bị điện trong nhà thì chúng ta thường sử
dụng công tắc, cầu dao, điều khiển bằng remote. Nhưng đối với nhà thông minh,
chúng ta sẽ kết hợp các thiết bị điều khiển với cả phần mềm, cảm biến có điều khiển.
Hệ thống sẽ bao gồm các thành phần như hình 1.2

Hình 1.2. Sơ đồ khối hệ thống điều khiển
4


5