<span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

<b>BỘ MÔN CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT MÁY TÍNH </b>

<b>ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: </b>

<b>THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 01/2024</b>

<b>XÂY DỰNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN </b>

<b>TRONG NHÀ BẰNG GIỌNG NÓI </b>

<b>SVTH: NGUYỄN BÁ VƯƠNG QUYỀN MSSV: 19119126 </b>

<b>SVTH: PHẠM THIÊN PHÚC MSSV: 19119007 </b>

<b>KHỐ: 2019 </b>

<b>NGÀNH: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT MÁY TÍNH GVHD: TRƯƠNG QUANG PHÚC </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

<b>BỘ MƠN CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT MÁY TÍNH </b>

<b>ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: </b>

<b>THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 01/2024 SVTH: NGUYỄN BÁ VƯƠNG QUYỀN </b>

<b>MSSV: 19119126 </b>

<b>SVTH: PHẠM THIÊN PHÚC MSSV: 19119007 </b>

<b>KHOÁ: 2019 </b>

<b>NGÀNH: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT MÁY TÍNH GVHD: TRƯƠNG QUANG PHÚC </b>

<b>XÂY DỰNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN </b>

<b>TRONG NHÀ BẰNG GIỌNG NÓI </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

<i>Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2024 </i>

<i>NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP </i>

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Bá Vương Quyền Họ và tên sinh viên: Phạm Thiên Phúc

MSSV: 19119126 MSSV: 19119007 Ngành: Công nghệ kỹ thuật Máy tính Lớp: 19119CL3 Giảng viên hướng dẫn: ThS. Trương Quang Phúc

Ngày nhận đề tài: 25/08/2023 Ngày nộp đề tài: 07/01/2024 Tên đề tài: XÂY DỤNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG NHÀ BẰNG GIỌNG NÓI

1. Các số liệu, tài liệu ban đầu: - Tìm hiểu chức năng nhà tự hành.

- Nghiên cứu về cảm biến được sử dụng trong đề tài. - Lập ra phương án thiết kế hệ thống.

- Xây dựng mơ hình, bố trí các cảm biến phù hợp 2. Nội dung thực hiện đề tài:

- Thiết kế mơ hình phần cứng

- Thiết kế giao diện website, ứng dụng di động - Lập trình cho hệ thống

- Chỉnh sửa và kiểm tra mơ hình phần cứng - Viết báo cáo

3. Sản phẩm:

- Một mơ hình phần cứng - Một giao diện website - Một ứng dụng điện thoại

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

<b>Họ và tên Sinh viên: Nguyễn Bá Vương Quyền MSSV: 19119126 Họ và tên Sinh viên: Phạm Thiên Phúc MSSV: 19119007 Ngành: Công nghệ kỹ thuật máy tính </b>

<b>Tên đề tài: XÂY DỤNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ </b>

ĐIỆN TRONG NHÀ BẰNG GIỌNG NÓI.

<b>Họ và tên Giáo viên hướng dẫn: Trương Quang Phúc NHẬN XÉT </b>

1. Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện:

... ...

2. Ưu điểm:

... ...

3. Khuyết điểm:

... ...

4. Đề nghị cho bảo vệ hay không?

... 5. Đánh giá loại:

... 6. Điểm:……….(Bằng chữ: ... )

<i>Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2024 </i>

<b>Giáo viên hướng dẫn </b>

<i><b>(Ký & ghi rõ họ tên) </b></i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

4. Hội đồng bảo vệ HĐ 3, phòng E1-510, ngày 16 tháng 1 năm 2024 5. Giải trình chỉnh sửa báo cáo đồ án tốt nghiệp:

<b>TT Nội dung góp ý của Hội </b>

1 Sửa lỗi chính tả, lưu đồ giải thuật

Đã chỉnh sửa tất cả lưu đồ giải giải thuật

2 Chỉnh sửa sơ đồ nguyên lý hình 3.7, hình 3.11, hình 3.12

Đã chỉnh sửa sơ đồ nguyên lý hình 3.7, hình 3.11, hình 3.12

3

Trích dẫn tài liệu tham khảo về bảng thông số kỹ thuật ở chương 2

Đã chỉnh sửa, thêm tài liệu tham khảo vào thông số kỹ thuật

<b>Xác nhận của trưởng ngành </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

<b>Họ và tên Sinh viên: Nguyễn Bá Vương Quyền MSSV: 19119126 Họ và tên Sinh viên: Phạm Thiên Phúc MSSV: 19119007 Ngành: Cơng nghệ kỹ thuật máy tính </b>

<b>Tên đề tài: Xây dựng hệ thống giám sát và điều khiển thiết bị điện trong nhà bằng </b>

2. Ưu điểm:

... ...

3. Khuyết điểm:

... ...

4. Đề nghị cho bảo vệ hay không?

... 5. Đánh giá loại:

... 6. Điểm:……….(Bằng chữ: ... )

<i>Tp. Hồ Chí Minh, ngày …. tháng…. năm 2024 </i>

<b>Giáo viên phản biện </b>

<i><b>(Ký & ghi rõ họ tên)</b></i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

Đi được đến được bước thực hiện đồ án tốt nghiệp, nhóm em đã được khơng ít sự trợ giúp, định hướng và chỉ dẫn vô cùng quý báu của tất cả các thầy các cô và từ những người bạn bè. Các thầy cô đã nâng đỡ nhóm em từ lúc mới bước chân vào trường học, những môn đại cương cho đến khi học những mơn chun ngành. Nhờ những cơng lao đó đã cho chúng em hiểu biết được những tri thức đầy bở ích trong q trình làm sinh viên tại trường.

Bên cạnh đó, nhóm em đặc biệt muốn dành lời cảm ơn một cách sâu sắc đến với giảng viên hướng dẫn thầy Trương Quang Phúc, thầy là người đã ln giúp sức và tạo cơ hội cho nhóm em hoàn thành đồ án tốt nghiệp. Trong suốt thời gian làm việc cùng nhau, mặc dù nhóm chúng em có những thiếu sót và thiếu chuyên nghiệp nhưng thầy vẫn ln hướng dẫn tận tình, tạo điều kiện giúp đỡ cho nhóm chúng em. Nhóm em cảm ơn thầy một cách chân thành và mong thầy bỏ qua những thiếu sót của nhóm chúng em.

Đề tài vẫn cịn nhiều khuyết điểm cần cải thiện trong lúc tìm hiểu, xây dụng và thực hiện đề tài do sự thiếu kinh nghiệm của nhóm. Mong có được sự góp ý tận tình cũng như sự quan tâm của quý thầy cơ và bạn bề để hệ thống được hồn thiện và có tính ứng dụng cao hơn cho đời sống hằng ngày.

Nhóm em một lần nữa xin trân trọng cảm ơn.

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

Xin cam đoan nhóm thực hiện đề tài tốt nghiệp này là hoàn toàn trung thực và minh bạch. Mọi số liệu, kết quả và báo cáo là nhóm tự đọc, dịch các nguồn tài và thi cơng đo đạc. Khơng có bất kỳ phần nào trong báo cáo được sao chép mà không được trích dẫn.

Xin cam đoan mọi nguồn thơng tin tham khảo đều có nguồn gốc rõ ràng. Mọi thơng tin đều có trích dẫn ở phần tài liệu tham khảo.

Tác giả thực hiện đề tài Nguyễn Bá Vương Quyền Phạm Thiên Phúc

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

4.0 đang ngày càng phổ biến và được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực đời sống, đặc biệt trong lĩnh vực điều khiển thiết bị trong nhà,… Cùng với sự phát triển công nghệ hiện đại ngày nay, yêu cầu sự thuận tiện, nhanh chóng và thao tác thơng minh trong việc điều khiển các thiết bị trong ngơi nhà, bên cạnh đó cần lưu trữ thông tin, dữ liệu một cách tự động nhằm hỗ trợ con người quan sát và nắm bắt được thơng tin chính xác.

Sự kết hợp giữa cơng nghệ IoT và giọng nói vào việc điều khiển thiết bị trong ngôi nhà là một giải pháp tối ưu với chi phí thấp và thân thiện với người dùng. Trong đồ án tốt nghiệp này, một hệ thống giám sát và điều khiển thiết bị điện sử dụng ESP32 kết hợp với các thiết bị cảm biến đã được nghiên cứu và thi công. Hệ thống được thiết kế để điều khiển các thiết bị trong nhà như đèn, quạt và giám sát thông tin về nhiệt độ, độ ẩm, một vài thông số về điện năng của thiết bị, giúp người dùng có được thơng tin chính xác theo thời gian thực. Hệ thống còn truyền dữ liệu thông tin nhiệt độ, độ ẩm và thông tin lịch sử ra ra vào đến các cơ sở dữ liệu để lưu trữ, liên tục cập nhật . Và để phục vụ nhu cầu giám sát của người dùng, hệ thống được thiết kế với 3 giao diện hiển thị: màn hình trực tiếp trên phần cứng, website và ứng dụng điện thoại, giao diện người dùng hiển thị đầy đủ các thông số thu được từ cảm biến và chức năng bật, tắt một số thiết bị, khi xem trên website hoặc ứng dụng điện thoại cịn có thể xem được các biểu đồ và thông tin về thông số điện năng, nhiệt độ, độ ẩm và thông tin lịch sử ra vào ngôi nhà.

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

LỜI CẢM ƠN ... i

LỜI CAM ĐOAN ... ii

TĨM TẮT ... iii

CHƯƠNG 1 : TỞNG QUAN ... 1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài ... 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu ... 1

1.3 Nội dung đề tài ... 2

1.4 Đối tượng và giới hạn đề tài nghiên cứu ... 2

1.5 Phương pháp nghiên cứu ... 3

1.6 Tình hình nghiên cứu ... 3

1.6.1 Nghiên cứu ở Việt Nam ... 3

1.6.2 Nghiên cứu ở nước ngoài ... 4

1.7 Bố cục báo cáo ... 4

CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT ... 5

2.1 Tổng quan về nhà thông minh ... 5

2.2 Nền tảng cơ sở dữ liệu MySQL ... 6

2.2.1 Sơ bộ về cơ sở dữ liệu MySQL ... 6

2.2.2 Ứng dụng của cơ sở dữ liệu MySQL ... 6

2.3 Nền tảng về ứng dụng BLYNK. ... 7

2.3.1 Tổng quan BLYNK ... 7

2.3.2 Ứng dụng của BLYNK trong hệ thống điều khiển, giám sát thiết bị trong nhà ... 7

2.4 Nền tảng Google Assistant ... 8

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

2.5 Giao thức truyền thông HTTP ... 8

2.5.1 Tổng quan về giao thức HTTP ... 8

2.5.2 Ứng dụng giao thức HTTP ... 9

2.6 Các linh kiện trong hệ thống ... 9

2.6.1 Bộ xử lý trung tâm ESP32 ... 9

2.6.2 Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11 ... 10

2.6.3 Cảm biến mưa ... 11

2.6.4 Cảm biến vân tay AS608 ... 12

2.6.5 Module đo thông số điện Pzem004T ... 13

3.2.1 Mơ tả tởng qt tồn hệ thống ... 20

3.2.2 Sơ đồ khối của hệ thống... 21

3.2.3 Mô tả hoạt động hệ thống ... 22

3.3 Thiết kế phần cứng ... 23

3.3.1 Khối xử lý trung tâm ... 25

3.3.2 Khối đo nhiệt độ, độ ẩm khơng khí ... 27

3.3.3 Khối cảm biến mưa ... 28

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

3.4.1 Lưu đồ giải thuật toàn hệ thống ... 37

3.4.2 Lưu đồ thu thập dữ liệu từ cảm biến ... 38

3.4.2.1 Lưu đồ đọc giá trị nhiệt độ, độ ẩm DHT11 ... 38

3.4.2.2 Lưu đồ cảm biến mưa ... 39

3.4.2.3 Lưu đồ cảm biến vân tay ... 40

3.4.2.4 Lưu đồ đọc thông số điện ... 45

3.4.3 Lưu đồ điều khiển thiết bị ... 46

3.4.4 Lưu đồ truyền dữ liệu từ ESP32 lên cơ sở dữ liệu và ứng dụng ... 47

3.4.4.1 Lưu đồ truyền dữ liệu từ ESP32 lên MySQL ... 47

3.4.4.2 Lưu đồ truyền dữ liệu từ ESP32 lên BLYNK ... 48

3.4.5 Lưu đồ truyền tín hiệu từ Google Assistant đến ESP32 ... 49

3.4.6 Xây dựng Website ... 50

3.4.7 Xây dựng ứng dung BLYNK ... 53

CHƯƠNG 4 : KẾT QUẢ ... 55

4.1 Mơ hình phần cứng ... 55

4.2 Giao diện người dùng ... 56

4.2.1 Giao diện website ... 57

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

4.3 Kết quả thi công ... 59

4.3.1 Hiển thị nhiệt độ, độ ẩm... 59

4.3.2 Điều khiển thiết bị bằng ứng dụng Blynk ... 59

4.3.3 Điều khiển thiết bị bằng giọng nói ... 60

4.3.4 Hiển thị thông số điện của thiết bị ... 61

4.3.5 Chức năng vân tay ... 61

4.3.5.1 Chức năng đăng ký vân tay ... 61

4.3.5.2 Chức năng mở cửa ... 62

4.3.5.3 Chức năng xóa vân tay ... 63

4.3.5.4 Chức năng xóa tồn bộ vân tay ... 63

4.3.5.5 Chức năng kiểm tra số lượng vân tay ... 64

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

<b>DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

Bảng 2. 1 Các thông số thiết bị trong nhà được nhắc đến trong đề tài ... 5

Bảng 2. 2 Thông số kỹ thuật DOIT ESP32 DEVKIT V1 [10] ... 10

Bảng 2. 3 Thông số kỹ thuật cảm biến DHT11 [11] ... 11

Bảng 2. 4 Thông số kỹ thuật cảm biến mưa [12] ... 12

Bảng 2. 5 Thông số kỹ thuật cảm biến AS608 [13] ... 13

Bảng 2. 6 Thông số kỹ thuật của module đo chỉ số điện Pzem004 [14] ... 14

Bảng 2. 7 Thơng số kỹ thuật màn hình LCD1602 [15]... 15

Bảng 2. 8 Thông số kỹ thuật Servo SG90 [16] ... 16

Bảng 2. 9 Thông số kỹ thuật Moudule Relay có 4 kênh [17] ... 17

Bảng 2. 10 Thông số kỹ thuật mạch giảm áp DC sang DC vào 9-36V ra 5V [18] .. 18

Bảng 2. 11 Thông số kỹ thuật nguồn Adapter 12V – 3A [19] ... 19

Bảng 3. 1 So sánh khối xử lý trung tâm ESP32 và ESP8266 ... 26

Bảng 3. 2 Sơ đồ nối dây giữa cảm biến DHT11 và ESP32 ... 27

Bảng 3. 3 Sơ đồ nối dây giữa cảm biến mưa và ESP32 ... 28

Bảng 3. 4 Thanh ghi có kết quả đo... 30

Bảng 3. 5 Sơ đồ nối dây giữa cảm biến PZEM004T với ESP32 ... 30

Bảng 3. 6 Sơ đồ nối dây giữa cảm biến AS608 với ESP32 ... 31

Bảng 3. 7 Sơ đồ nối dây giữa LCD1602 với ESP32 ... 32

Bảng 3. 8 Sơ đồ nối dây giữa Đèn với ESP32 ... 33

Bảng 3. 9 Sơ đồ nối dây giữa Quạt với ESP32 ... 34

Bảng 3. 10 Thơng số về diện áp, dịng điện và cơng suất tiêu thụ của linh kiện ... 35

Bảng 4. 1 Sai số về nhiệt độ, độ ẩm của hệ thống ... 64

Bảng 4. 2 Sai số về thông số điện năng của thiết bị ... 65

Bảng 4. 3 Kiểm tra độ ổn định hệ thống ... 65

Bảng 4. 4 Kết quả độ trễ của hệ thống ... 66

<b> </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

Hình 2. 1 Phần cứng DOIT ESP32 DEVKIT V1 ... 10

Hình 2. 2 Cảm biến DHT11 ... 11

Hình 2. 3 Cảm biến mưa ... 12

Hình 2. 4 Cảm biến vân tay AS608 ... 13

Hình 2. 5 Module đo thơng số điện Pzem004T ... 14

Hình 2. 6 Màn hình LCD 1602 ... 15

Hình 2. 7 Servo SG90 ... 16

Hình 2. 8 Module Relay 4 kênh ... 17

Hình 2. 9 Mạch giảm áp DC sang DC vào 9-36V ra 5V ... 18

Hình 2. 10 Nguồn Adapter 12VDC – 3A ... 19

Hình 3. 1 Mơ hình tởng qt của hệ thống ... 20

Hình 3. 2 Sơ đồ khối của hệ thống ... 21

Hình 3. 3 Sơ đồ hoạt động của hệ thống ... 22

Hình 3. 4 Sơ đồ khối phần cứng ... 24

Hình 3. 5 Sơ đồ chân của ESP32 ... 26

Hình 3. 6 Sơ đồ nguyên lý kết nối cảm biến DHT11 với ESP32 ... 27

Hình 3. 7 Sơ đồ nguyên lý kết nối cảm biến mưa và ESP32 ... 28

Hình 3. 8 Sơ đồ nguyên lý kết nối cảm biến PZEM004T và ESP32 ... 31

Hình 3. 9 Sơ đồ nguyên lý kết nối cảm biến AS608 và ESP32 ... 32

Hình 3. 10 Sơ đồ nguyên lý kết nối giữa LCD1602 và ESP32 ... 33

Hình 3. 11 Sơ đồ nguyên lý kết nối giữa đèn và ESP32 ... 33

Hình 3. 12 Sơ đồ nguyên lý kết nối giữa quạt và ESP32 ... 34

Hình 3. 13 Sơ đồ nguyên lý kết nối giữa nguồn và hệ thống ... 35

Hình 3. 14 Sơ đồ nguyên lý toàn hệ thống ... 36

Hình 3. 15 Lưu đồ giải thuật tồn hệ thống ... 37

Hình 3. 16 Lưu đồ đọc giá trị cảm biến DHT11 ... 39

Hình 3. 17 Lưu đồ đọc giá trị cảm biến mưa kết hợp Servo ... 40

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

Hình 3. 22 Lưu đồ chức năng xóa tồn bộ vân tay ... 45

Hình 3. 23 Lưu đồ chức năng đo thông số điện PZEM004T ... 46

Hình 3. 24 Lưu đồ chức năng điều khiển thiết bị ... 47

Hình 3. 25 Lưu đồ truyền dữ liệu từ ESP32 lên MySQL ... 48

Hình 3. 26 Lưu đồ truyền dữ liệu từ ESP32 lên Blynk ... 49

Hình 3. 27 Lưu đồ truyền tín hiệu từ Google Assistant đến ESP32 ... 50

Hình 3. 28 Mơ hình Website giám sát thơng tin trong nhà ... 51

Hình 3. 29 Lưu đồ truyền dữ liệu từ MySQL lên Website ... 52

Hình 3. 30 Giao diện Blynk trên Website ... 53

Hình 3. 31 Giao diện Blynk trên điện thoại ... 53

Hình 3. 32 Lưu đồ nhận và gửi dữ liệu giữa Blynk và ESP32 ... 54

Hình 4. 1 Mơ hình thực tế hệ thống ... 55

Hình 4. 2 Dữ liệu nhiệt độ, độ ẩm trên cơ sở dữ liệu ... 56

Hình 4. 3 Dữ liệu thơng tin mở cửa trên cơ sở dữ liệu ... 56

Hình 4. 4 Giao diện Website ... 57

Hình 4. 5 Giao diện Blynk ... 58

Hình 4. 6 Giao diện Google Assistant ... 58

Hình 4. 7 Thơng số nhiệt độ, đơ ẩm ... 59

Hình 4. 8 Điều khiển thiết bị trên ứng dụng Blynk ... 60

Hình 4. 9 Điều khiển thiết bị bằng giọng nói ... 60

Hình 4. 10 Thơng số điện của đèn... 61

Hình 4. 11 Chức năng đăng ký vân tay ... 61

Hình 4. 12 Kết quả kiếm tra vân tay ... 62

Hình 4. 13 Chức năng mở cửa ... 62

Hình 4. 14 Chức năng xóa vân tay ... 63

Hình 4. 15 Chức năng xóa tồn bộ vân tay ... 63

Hình 4. 16 Chức năng kiểm tra số lượng vân tay ... 64

</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">

<b>CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN </b>

<b>1.1 Tính cấp thiết của đề tài </b>

IOT (internet of things) đang dần được mọi người biết đến một cách phổ biến như là cụm từ để chỉ sự kết nối của mọi trang thiết bị, đồ dùng hằng ngày với internet thu thập, trao đổi và lưu trữ thông tin. Hệ thống này được nghiên cứu phát triển và đang được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Ngày nay, IOT đã phát triển khơng chỉ cịn áp dụng vào những đồ vật, thiết bị quanh ta mà đã vươn đến hầu hết mọi vật, từ xe ô tô đến trang trại, công trình hay thậm chí là cả một hệ thống thành phố.

Quay về với cuộc sống thường nhật, các ứng dụng IoT đó đang được phở biến và xuất hiện một cách thường xuyên. Một trong những hệ thống phở biến nhất đó là ứng dụng IoT cho ngơi nhà chúng ta. Ứng dụng vào lĩnh vực này đã mang lại cho chúc ta những tiện ích vượt bậc điển hình như tiết kiệm thời gian, chi phí và an tồn để ngơi nhà trở nên n tâm hơn về mặt an ninh cũng như sự hiện đại, sang trọng của cuộc sống mà do chính bản thân ta tạo ra.

Cụm từ nhà thơng minh cịn được hiểu một cách đơn giản là ngơi nhà có tích hợp các trang thiết bị và đồ dùng có thể tương tác với con người để điều khiển chúng thuận tiện hơn hoặc cho chúng tự vận hành theo chương trình đã được lập trình trước đó. Hệ thống tự động này thường tương tác với môi trường nhờ vào các cảm biến thu thập dữ liệu. Từ những tín hiệu đó sẽ được hệ thống trung tâm xử lý theo từng điều kiện môi trường khác nhau, từ đó có thể trùn những tín hiệu điều khiển thiết bị theo từng trường hợp cụ thể.

Ở đồ án tốt nghiệp này, kết quả cuối cùng của nhóm nhắm tới là xây dựng và mơ hình hóa ngơi nhà có tích hợp hệ thống giám sát và điều khiển các thiết bị từ xa bằng ứng dụng trên điện thoại.

<b>1.2 Mục tiêu nghiên cứu </b>

Những mục tiêu chính của đề tài:

</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">

• Xây dựng hệ thống ngơi nhà thu thập, nhận tín hiệu từ các cảm biến cùng với thiết bị đo như: cảm biến mưa, vân tay, nhiệt độ và độ ẩm kết hợp module đo điện năng.

• Hệ thống có khả năng trao đổi dữ liệu thu từ thiết bị thông qua internet. • Cho phép giám sát và tương tác các thiết bị thơng qua ứng dụng và giọng nói.

<b>1.3 Nội dung đề tài </b>

Một số nội dung cẩn phải thực hiện của đề tài như sau: • Hệ thống phơi đồ tự động thu sào khi trời mưa.

• Điều khiển thiết bị bằng cách sử dụng giọng nói và ứng dụng.

• Hệ thống cửa ra vào cảm biến vân tay cho phép đăng ký vân tay, xóa 1 hoặc tồn bộ vân tay, kiểm tra số vân tay trong bộ nhớ thông qua ứng dụng.

• Đo các thơng số điện năng, công suất của thiết bị và hiện thị chúng.

Những mục đề ra ở trên nhằm đảm bảo việc thi cơng được hệ thống ngơi nhà thơng minh có thể lấy dữ liệu mơi trường, từ đó cập nhật dữ liệu đó cho người dùng, tự động vận hành khi gặp điều kiện nhất định. Ngồi ra cịn giúp người dùng điều khiển thuận tiện hơn.

<b>1.4 Đối tượng và giới hạn đề tài nghiên cứu </b>

Ở đề tài này, việc nghiên cứu sẽ tập trung vào các thiết bị, module cảm biến và đo đạc thông số hệ thống của ngơi nhà. Bên cạnh đó, mục tiêu nghiêng cứu còn hiểu thêm về IOT, sử dụng các phần mềm ứng dụng và nền tảng cho phép truyền tải và lưu trữ dữ liệu trên đám mây.

</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21">

• Giám sát thơng số nhiệt độ, độ ẩm và thông tin mở cửa trên cơ sở dữ liệu. • Sử dụng các ứng dụng trung gian gồm có IFTTT và Google Assistant điều

khiển các thiết bị điện bằng giọng nói.

<b>1.5 Phương pháp nghiên cứu </b>

Dựa trên việc kết hợp tìm hiểu những tài liệu lý thuyết cùng các cơ sở thực nghiệm để mơ hình hóa hệ thống ngơi nhà.

Về phần cơ sở lý thuyết, nhóm đã tham khảo các tài liệu về nhà kết hợp hệ thống IOT có thể quyết định hướng xây dựng đề tài. Mặt khác, nhóm cịn nghiên cứu về các phần mềm, ứng dụng và nền tảng dành cho việc quản lý cũng như thao tác với cơ sở dữ liệu.

Bước kế tiếp, nhóm đã phác thảo lên mơ hình ngơi nhà với các linh kiện thích hợp với hệ thống chức năng ngôi nhà dựa trên những tài liệu lý thuyết đã tìm hiểu trước đó.

Cuối cùng là áp dụng IOT lên hệ thống ngôi nhà để có thể giám giát và điều khiển với ngôi nhà thông qua ứng dụng.

<b>1.6 Tình hình nghiên cứu 1.6.1 Nghiên cứu ở Việt Nam </b>

Theo bài viết của Acis Smarthome [1] lúc bấy giờ, lắp đặt cho 1 căn hộ vừa sẽ có giá thành 150 triệu hay biệt thự có 1 lầu sẽ rơi vào 500-700 triệu. Sau khi nghiên cứu, công ty đã có cho riêng mình thành phẩm với giá tiền rẻ hơn Nhật, Âu Mỹ và Hàn khoảng từ 1/4 đến 1/3. Thành phẩm vượt trội của công ty Acis Smarthome là:

• Cơng tắc cảm ứng "tất cả trong một" có kích thước bình thường chưa đến 6 nút điều khiển thay vì 2 nút như các cơng tác khác.

• Cơng nghệ trùn dẫn khơng dây có khả nâng đi qua 3 lớp bê tơng.

• Có chức năng điều khiển chéo (tầng này có thể điều khiển tầng khác và ngược lại) hoặc điều khiển theo giờ, trường hợp với công tắc được bố trí ở nhiều nơi thay vì chỉ dồn vào một bảng điều khiển.

</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22">

<b>1.6.2 Nghiên cứu ở nước ngoài </b>

Trong bài viết [2], tác giả cho biết khi lĩnh vực nhà thông minh được mở rộng thì giá thành có thể giảm, tạo điều kiện cho tiêu dùng đại trà. Tác giả muốn tạo ra một căn nhà với các thiết kế, chức năng yêu thích mà tác giả mong muốn, mang lại sự tiện nghi với giá cả hợp lý túi tiền. Và đây là hướng phát triển hiện tại:

• Hệ thống đèn: Với ý tưởng với từng tông màu sẽ mang lại cho ta một cảm giác khác nhau. Đèn sẽ tự động điều chỉnh màu và cường độ. Có thể tự thay đổi độ sáng dựa trên hướng chiếu sáng mặt trời theo từng thời điểm trong ngày.

• Hệ thống sưởi: Hệ thống sưởi này sẽ liên kết với sàn nhà để tăng tính hiệu quả và tiết kiệm hơn. Ngồi ra, có thể tự điều chỉnh nhiệt độ dựa trên thời gian và môi trường xung quanh.

• Hệ thống chăm sóc sức khỏe: Máy lọc khí có khả năng tự động điều chỉnh nguồn điện dựa trên mức độ bụi trong khơng khí. Bên cạnh đó có thể kết hợp hệ thống phun nước, đèn và sưởi giúp đem lại một trải nghiệm Spa tại nhà.

<b>1.7 Bố cục báo cáo </b>

Đề tài được phân làm 5 chương để có thể nêu rõ từng phần:

Chương 1: Giới thiệu: Đem lại cái nhìn tởng quan, lý do chọn đề tài và đích đến cuối cùng của đề tài

Chương 2: Cơ sở lý thuyết: Giới thiệu về những linh kiện được sử dụng trong đề tài. Mô tả sơ bộ về phần cứng và phần mềm của hệ thống.

Chương 3: Thiết kế hệ thống: Giới thiệu về yêu cầu, các khối của đề tài và phương thức hoạt động của hệ thống.

Chương 4: Kết quả: Trình bài kết quả thi cơng và kiểm tra chức năng hệ thống. Chương 5: Kết luận và hướng phát triển: Trình bài kết luận ưu nhược điểm và hướng phát triển của đề tài.

</div><span class="text_page_counter">Trang 23</span><div class="page_container" data-page="23">

<b>CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT</b>

<b>2.1 Tổng quan về nhà thông minh </b>

Internet kêt nối vạn vật như tên gọi của nó, có thể kết nối với hầu hết các hệ thống trên các nền tảng sử dụng internet dùng để thu thập giám sát điều khiển hệ thống điển hình như hệ thống chăm sóc sức khỏe, hệ thống vận tải. Trong đó, nhà thông minh là một trong những hệ thống không thể thiếu mà có thể đáp ứng đc

<b>nhu cầu tiện nghi của người dùng trong cuộc sống. </b>

Các thiết bị thông minh được sử dụng trong ngôi nhà là những thiết bị có khả năng tự động hóa và kết nối với nhau tạo thành mạng lưới thông qua sóng Wifi, 4G, Bluetooth… nhằm điều khiển, theo dõi, cá nhân hóa chúng để nâng cấp cuộc sống hiện đại và tiện nghi hơn. Nhằm vào mục đích sử dụng thiết bị thơng minh trong nhà, con người có thể bật/ tắt thơng qua giọng nói hoặc sử dụng ứng dụng di động, bên cạnh đó hệ thống IoT thu thập các chỉ số thiết bị trong nhà như chỉ số nhiệt độ, độ ẩm, diện năng, cường độ dòng điện, công suất và năng lượng tiêu thụ, cũng như hoạt động bật tắt các thiết bị.

Các thông số thường được dùng để biểu thị hoạt động của ngôi nhà. Dưới đây là một số thông số thiết bị trong nhà được đề cập trong đề tài:

Bảng 2. 1 Các thông số thiết bị trong nhà được nhắc đến trong đề tài

<b>➢ Vai trò và lợi ích của giám sát và điều khiển thiết bị điện trong nhà : </b>

Ngôi nhà được áp dụng, lắp đăt các thiết bị thơng minh đảm bảo tăng được tính

</div><span class="text_page_counter">Trang 24</span><div class="page_container" data-page="24">

tiện nghi, an toàn và tiết kiệm năng lượng khi sử dụng.

Sự an toàn và tiện lợi ln được đặt lên trên những tiêu chí hàng đầu đối với nhà thơng minh, bạn có thể kiểm soát được các thiết bị điện trong nhà bằng một thao tác đơn giản thông qua ứng dụng di động hay giọng nói.

Việc giám sát thơng số thiết bị điện hay nhiệt độ trong căn nhà thông minh thông qua những công cụ như cơ sở dữ liệu hay ứng dụng di động là điều cần thiết giúp người dùng theo dõi sự bất thường trong ngôi nhà. Từ đó, người dùng đưa ra những biện pháp đối với sự thay đởi trong chính ngơi nhà.

Với việc áp dụng công nghệ IoT vào ngôi nhà không chỉ nâng cao được sự tiện nghi, an toàn và tiết kiệm năng lượng. Bên cạnh đó cịn đem lại lợi ích về mặt sức khỏe, tiết kiệm thời gian, cải thiện được đời sống cá nhân, nâng cao tinh thần tạo nên một cuộc sống lành mạnh.

<b>2.2 Nền tảng cơ sở dữ liệu MySQL 2.2.1 Sơ bộ về cơ sở dữ liệu MySQL </b>

Cơ sở dữ liệu MySQL được chạy trên máy chủ ảo là XAMPP. XAMPP được tích hợp rất nhiều nền tảng lại với nhau. Điều này khiến XAMPP trở thành một ứng dụng đa nền tảng dùng để giả lập Sever, giúp người dùng kiểm tra code demo trang web [3].

MySQL (Structured Quuerry Language) là nguồn mở, là hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu phổ biến nhất thế giới [3]. Lượng thông tin cực lớn và phức tạp được MySQL cho phép lưu trữ và truy xuất. MySQL còn hỗ trợ tốt cho những dự án trang web có quy mơ tương đối giúp các lập trình viên dễ dàng thao tác, là công cụ hỗ trợ được các nhà lập trình viên tin dùng vì đơn giản hóa so với các công cụ phần mềm cơ sở dữ liệu khác [3].

<b>2.2.2 Ứng dụng của cơ sở dữ liệu MySQL </b>

Dữ liệu từ ứng dụng điều khiển và giám sát thiết bị nhà ở được truyền đến cơ sở dữ liệu MySQL gần như ngay lập tức để người dùng quan sát, nắm bắt được thông tin thiết bị trên trang web ngay lập tức. Người dùng cần tạo bảng dữ liệu để lưu trữ

</div><span class="text_page_counter">Trang 25</span><div class="page_container" data-page="25">

một số dữ liệu như thông tin ra vào nhà ở. Cụ thể, MySQL được triển khai để: [4] • Tạo ra các bảng dùng để lưu trữ dữ liệu và thông số thu được từ cảm biến. • Kết nối các thiết bị cảm biến IoT với Arduino để gửi dữ liệu thiết bị trong nhà lên cơ sở dữ diệu.

• Người dùng có thể chia sẻ dữ liệu, thông số thiết bị với nhiều đối tượng thông qua các bảng dữ liệu công khai hoặc API.

<b>2.3 Nền tảng về ứng dụng BLYNK. 2.3.1 Tổng quan BLYNK </b>

Blynk là phần mềm toàn diện cho phép triển khai các nguyên mẫu đã tạo và quản lý thiết bị đã được kết nối ở mọi quy mô. Dự án IoT cá nhân hay các sản phẩm được kết nối thương mại với hàng triệu sản phẩm đều có thể sử dụng tốt. [5]

Blynk trao quyền cho người dùng kết nối phần cứng của họ với đám mây và tạo các ứng dụng IOS, Android và Web, phân tích dữ liệu lịch sử và thời gian thực từ các thiết bị, điều khiển từ xa từ mọi nơi, nhận thông báo quan trọng và nhiều hơn nữa [5].

<b>2.3.2 Ứng dụng của BLYNK trong hệ thống điều khiển, giám sát thiết bị trong nhà </b>

Blynk là một trong những ứng dụng quan trọng trong việc quản lý các thiết bị trong nhà. Trong ứng dụng điều khiển thiết bị trong nhà, các dữ liệu, thông số và các hoạt động của thiết bị được thao tác và truyền tới ứng dụng Blynk theo thời gian thực. Ứng dụng Blynk hỗ trợ tính năng đồng bộ dữ liệu khi có Internet hoặc đồng bộ dữ liệu lần cuối cùng của thiết bị. Người dùng cần tạo các kênh dữ liệu để lưu trữ một số thông tin, thao tác hoạt động của thiết bị trên ứng dụng Blynk. Cụ thể, Blynk được triển khai:

• Tạo ra kênh dữ liệu để lưu trữ dữ liệu, thông số và thao tác được kết nối cảm biến.

• Kết nối các thiết bị cảm biến IoT với Arduino để gửi dữ liệu thiết bị trong nhà lên ứng dụng Blynk.

</div><span class="text_page_counter">Trang 26</span><div class="page_container" data-page="26">

• Cho phép người dùng chia sẻ dữ liệu, thông số thiết bị với nhiều đối tượng thông qua tài khoản độc quyền.

<b>2.4 Nền tảng Google Assistant </b>

<b>2.4.1 Tổng quan về Google Assistant </b>

Google Assistant là ứng dụng được phát hành bởi Google giúp người dùng điều khiển các thiết bị trên ứng dụng Android, IOS thơng qua giọng nói [6]. Ứng dụng được tích hợp AI giúp ứng dụng có thể giao tiếp với con người làm cho việc tương tác trở nên dễ dàng.

Với Google Assistant, người dùng có thể khởi chạy ứng dụng, thực hiện các thao tác, truy cập nội dung,... bằng lời lời “Ok Google, hãy chạy Ứng dụng nào đó” [6].

<b>2.4.2 Ứng dụng Google Assistant trong hệ thống điều khiển, giám sát thiết bị trong nhà </b>

Trong ứng dụng giám sát và điều khiển các thiết bị sử dụng ứng dụng Blynk, ngồi việc thao tác trên ứng dụng thì Google Assistant hỗ trợ người dùng thao tác nhanh chóng thơng qua giọng nói. Cụ thể Goolge Assistant được triển khai :

• Kết nối ứng dụng Blynk với Google Assistant và một số ứng dụng thông qua việc dữ liệu được kết nối chia sẻ hoặc API.

• Thiết lập câu lệnh thao tác với các thiết bị trong nhà.

• Khởi chạy tính năng qua trợ lý: Kết nối những việc ứng dụng Blynk có thể thực hiện truy vấn của người dùng sao cho khớp với mẫu ngữ nghĩa được xác định trước hoặc ý định tích hợp [6].

• Để có thể kích hoạt Goolge Assistant, người dùng cẩn thực hiện thao tác, truy vấn nội dung “Ok Goolge, hãy chạy thao tác nào đó” hoặc trong ứng dụng Google Assistant cho phép gợi ý khẩu lệnh.

<b>2.5 Giao thức truyền thông HTTP 2.5.1 Tổng quan về giao thức HTTP </b>

HTTP (Hypertext Transfer Protocol) là một giao thức ứng dụng được sử dụng

</div><span class="text_page_counter">Trang 27</span><div class="page_container" data-page="27">

trong bộ giao thức TCP/IP, thường được sử dụng để truyền tải các tài liệu siêu văn bản, bao gồm HTML, CSS và JavaScript giữa các máy tính trên mạng [7]. Giao thức HTTP được hình thành dựa trên mơ hình u cầu - trả lời, trong đó các máy khách gửi yêu cầu và các máy chủ trả lời bằng cách gửi lại các tài liệu yêu cầu. Yêu cầu HTTP bao gồm các câu lệnh như GET, POST, PUT, DELETE,... để thực hiện các hoạt động trên tài nguyên được yêu cầu [8].

<b>2.5.2 Ứng dụng giao thức HTTP </b>

Bên cạnh sử dụng trong hệ thống giám sát, điều khiển thiết bị điện trong nhà để truyền dữ liệu đến máy chủ cơ sở dữ liệu hoặc các ứng dụng khác, giao thức HTTP cịn có khả năng cập nhật thông số, dữ liệu thiết bị liên tục. Các ứng dụng có thể lập trình để gửi yêu cầu HTTP POST để gửi thông số, dữ liệu mới nhất đến máy chủ và các ứng dụng khác để cập nhật vào cơ sở dữ liệu, chẳng hạn như cơ sở dữ liệu MySQL hoặc Blynk. Các thiết bị cũng có thể yêu cầu HTTP GET để nhận thao tác, dữ liệu từ máy chủ và các ứng dụng khác. Tóm lại HTTP là một giao thức tiêu chuẩn và được hỗ trợ rộng rãi trên nhiều nền tảng và thiết bị. Với việc áp dụng giao thức HTTP vào hệ thống điều khiển, giám sát thiết bị thông minh, việc quản lý dữ diệu và thực hiện thao tác trở nên dễ dàng hơn.

<b>2.6 Các linh kiện trong hệ thống 2.6.1 Bộ xử lý trung tâm ESP32 </b>

DOIT ESP32 DevKit V1 là một bo mạch phát triển dựa trên module ESP32, được sản xuất bởi Espressif Systems. Với thiết kế nhỏ gọn và tích hợp các tính năng như WiFi, Bluetooth, UART, SPI, I2C và các chân GPIO, bo mạch này rất dễ sử dụng. Ngồi các tính năng được tích hợp sẵn, người dùng cịn có thể sử dụng một nút reset và một nút flash để thiết lập bo mạch phát triển một cách dễ dàng. Anten PCB đã tích hợp giúp đơn giản hóa việc phát triển các ứng dụng IoT. Bo mạch DOIT ESP32 DevKit V1 cịn được hỗ trợ bởi nhiều cơng cụ phát triển phần mềm như Arduino IDE, ESP-IDF và MicroPython giúp cho người dùng có thể tùy chọn cơng cụ phát triển phù hợp [9].

</div><span class="text_page_counter">Trang 28</span><div class="page_container" data-page="28">

Modulde ESP32 trên thị trường có rất nhiều biến thể khác nhau, mỗi biến thể có những tính năng và thơng số khác nhau.

<i>Bảng 2. 2 Thông số kỹ thuật DOIT ESP32 DEVKIT V1 [10] </i>

Hình 2. 1 Phần cứng DOIT ESP32 DEVKIT V1

<b>2.6.2 Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11 </b>

Cảm biến DHT11 có chức năng đo nhiệt độ và độ ẩm khơng khí và khá được ưa chuộng trong những đề tài điều khiển tự động, giám sát mơi trường trong nhà. Độ chính xác ±2°C cho nhiệt độ và ±5% cho độ ẩm, cảm biến sử dụng giao tiếp số để truyền dữ liệu. Ngồi ra, kích thước nhỏ gọn, tiêu thụ điện năng thấp và giá thành rẻ

</div><span class="text_page_counter">Trang 29</span><div class="page_container" data-page="29">

cũng là các ưu điểm của cảm biến DHT11. Vì vậy, nó là lựa chọn phở biến cho các dự án DIY. [11]

<i>Bảng 2. 3 Thông số kỹ thuật cảm biến DHT11 [11] </i>

Hình 2. 2 Cảm biến DHT11

<b>2.6.3 Cảm biến mưa </b>

Cảm biến mưa là một thiết bị chuyển mạch được kích hoạt bởi lượng mưa, cảm biến mưa có hai nội dung chính, thường được áp dụng trong một số linh vực IoT. Cảm biến mưa được sử dụng để phát hiện bất kỳ lượng mưa nào rơi vào, sau đó nó sẽ thu thập dữ liệu điều kiện và thực hiện các hành động được thiết lập bởi người dùng [12]. Nguyên lý hoạt động dựa theo nguyên tắc so sánh hiệu điện thế.Khi cảm biến khơng phát hiện ra mưa, trời khơ ráo thì sẽ được giữ ở mức cao (5V-12V) ở chân D0 và trường hợp tấm cảm biến cho là có mưa vì phát hiện có nước thì sẽ xuống thấp (0V). Bảng 2.4 là thơng số kỹ thuật và hình 2.3 là hình ảnh của cảm biến mưa.

</div><span class="text_page_counter">Trang 30</span><div class="page_container" data-page="30">

<i>Bảng 2. 4 Thông số kỹ thuật cảm biến mưa [12] </i>

Hình 2. 3 Cảm biến mưa

<b>2.6.4 Cảm biến vân tay AS608 </b>

AS608 là một module đọc và quét dấu vân tay nhưng còn làm được nhiều việc hơn thế như đăng ký vân tay, xử lý hình ảnh, kết hợp in ấn và nhiều hơn nữa. Nó xử lý dữ liệu và gửi đến vi điều khiển thông qua nối tiếp. Thiết bị sử dụng DSP thực hiện hiện ảnh kết xuất, tìm kiếm tính năng, tính tốn và tìm kiếm. Nó có bộ nhớ flash tích hợp để lưu trữ dữ liệu dấu vân tay và đăng lý mới, có thể lưu tối đa 162 dấu vân tay

</div><span class="text_page_counter">Trang 31</span><div class="page_container" data-page="31">

[13].

Cảm biến vân tay AS608 giao tiếp với bộ điều khiển hoặc bất kỳ hệ thống nào khác có nói tiếp TTL và gửi gói dữ liệu để chụp ảnh, phát hiện in, băm và tìm kiếm. Thiết bị có LED màu đỏ và xanh lục để báo hiệu bản in sai và đúng. Mơ-đun này có thể được kiểm tra dễ dàng bằng phần mềm Windows,… cũng như người dùng có thể đăng ký bằng cách sử dụng phần mềm và có thể xem được hình ảnh vân tay trên máy tính [13]. Bảng 2.5 là thơng số kỹ thuật và hình 2.4 là hình ảnh của cảm biến AS608.

Bảng 2. 5 Thông số kỹ thuật cảm biến AS608 <i>[13] </i>

Hình 2. 4 Cảm biến vân tay AS608

<b>2.6.5 Module đo thông số điện Pzem004T </b>

Module Pzem004T với chứ năng theo dõi dịng điện và điện áp, được tích hợp giao tiếp UART để giao tiếp với các vi điều khiển khác. Với thiết kế nhỏ gọn (31 x 29 x 47mm) và có thể đo dịng điện thơng qua 1 cuộn cảm biến dòng một cách an

</div><span class="text_page_counter">Trang 32</span><div class="page_container" data-page="32">

toàn và hiệu quả. Module nhỏ gọn, dễ dàng lắp đặt trong hệ thống điều khiển, giám sát thiết bị trong nhà. Bảng 2.6 là thông số kỹ thuật và hình 2.5 là hình cảm của module đo thơng số điện Pzem004T.

<i>Bảng 2. 6 Thông số kỹ thuật của module đo chỉ số điện Pzem004 [14] </i>

Hình 2. 5 Module đo thông số điện Pzem004T

<b>2.6.6 Màn hình LCD 1602 </b>

LCD 1602 được viết tắt từ Liquid Crystal Display có khả năng hiển thị 16 ký tự ở mỗi dòng trong 2 dòng. Liquid Crystal Display có đèn nền cung cấp ánh sáng cho từng pixel được sắp xếp thành một khối hình chữ nhật để hiển thị cho 1 ký tự có kích thước 5x8 pixel [15]. Đây là loại LCD được sử dụng rộng rãi trong các đề tài nghiên cứu nhờ vào tính năng hiển thị rõ ràng những thông tin đơn giản mà giá thành lại rất rẻ.

Nguyên lý đơn giản của LCD1602 là cho phép ánh sáng truyền qua từng lớp của

</div><span class="text_page_counter">Trang 33</span><div class="page_container" data-page="33">

module. Các module này sẽ rung và sắp đặt vị trí để tấm phân cực cho phép ánh sáng đi qua ứng với vị trí muốn hiển thị [15]. Bảng 2.7 là thơng số kỹ thuật và hình 2.6 là hình ảnh của màn hình LCD 1602.

Nguyên lý hoạt động của động cơ rất đơn giản. Servo nhận tín hiệu từ khối xử lý

</div><span class="text_page_counter">Trang 34</span><div class="page_container" data-page="34">

trung tâm dưới dạng PWM (Pulse Width Modulation). Tín hiệu này được truyền khoảng 1ms – 2ms với chu kỳ 20ms để điều khiển góc quay ứng với tín hiệu nhận được. Bảng 2.8 là thơng số kỹ thuật và hình 2.7 là hình ảnh của Servo SG90.

<i>Bảng 2. 8 Thơng số kỹ thuật Servo SG90 [16] </i>

Hình 2. 7 Servo SG90

<b>2.6.8 Module Relay </b>

Module Relay là bản giao diện chuyển tiếp 4 kệnh 5V, mỗi kênh cần 15-20mA dòng điện điều khiển. Nó có thể sử dụng được để điều khiển các thiết bị và dụng cụ khác nhau với dòng điện lớn. Module được trang bị rơ-le dòng điện cao hoạt động ở mức AC250V 10A hoặc DC30V 10A [17].

Module có giao diện tiêu chuẩn có thể được điều khiển trực tiếp bởi vi điều khiển. Module Relay đảm bảo yêu cầu an toàn và cũng ngăn ngừa vòng lặp nối đất khi giao tiếp với vi điều khiển [17]. Bảng 2.9 là thông số kỹ thuật và hình 2.8 là hình ảnh của

</div><span class="text_page_counter">Trang 35</span><div class="page_container" data-page="35">

Module Relay 4 kênh.

<i>Bảng 2. 9 Thông số kỹ thuật Moudule Relay có 4 kênh [17] </i>

Hình 2. 8 Module Relay 4 kênh

<b>2.6.9 Mạch giảm áp DC sang DC vào 9-36V ra 5V </b>

Mạch giảm áp DC sang DC vàp 36V và ra 5V là bộ chuyển đởi điện áp từ 36V xuống 5V với địng điện 5A. Mạch chuyển đởi có kích thước vơ cùng gọn, với jack cắm DC làm đầu vào, cổng USB là đầu ra giúp cho việc sử dụng trong các hệ thống điện tử dễ dàng và thuậ tiện. Ngồi ra mạch giảm áp cho phép sạc nhanh, cơng suất cao và có thể bảo vệ mạch. Bảng 2.10 là thơng số kỹ thuật và hình 2.9 là hình ảnh của mạch giảm áp Buck DC-DC Vin 9-36V Vout 5V. [18]

</div><span class="text_page_counter">Trang 36</span><div class="page_container" data-page="36">

<i>9-Bảng 2. 10 Thông số kỹ thuật mạch giảm áp DC sang DC vào 9-36V ra 5V [18] </i>

Hình 2. 9 Mạch giảm áp DC sang DC vào 9-36V ra 5V

<b>2.6.10 Adapter 12V – 3A </b>

Nguồn Adapter 12VDC-3A là nguồn một chiều, dùng để cung cấp nguồn điện cho một số thiết bị sử dụng trong hệ thống. Nguồn có đầu ra ởn định, thiết kế nhỏ gọn, dễ dàng lắp ráp. Bên cạnh đó, sự an tồn và bảo vệ thiết bị khi sử dụng cũng là điểm mạnh của nguồn Adapter 12VDC - 3A, giúp tiết kiệm năng lượng. Bảng 2.11 là thơng số kỹ thuật và hình 2.10 là hình ảnh của nguồn Adapter 12VDC – 3A. [19]

</div><span class="text_page_counter">Trang 37</span><div class="page_container" data-page="37">

<i>Bảng 2. 11 Thông số kỹ thuật nguồn Adapter 12V – 3A [19] </i>

Hình 2. 10 Nguồn Adapter 12VDC – 3A

</div><span class="text_page_counter">Trang 38</span><div class="page_container" data-page="38">

<b>CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG </b>

<b>3.1 Yêu cầu hệ thống </b>

Quá trình thiết kế hệ thống áp dụng các yêu cầu sau:

• Hệ thống có thể làm tự động thu thập dữ liệu từ cảm biến một cách liên tục. • Hệ thống có chức năng kết nối với Wifi được dùng kết nối để thao tác và quản

lý các thiết bị thơng qua ứng dụng.

• Hệ thống cho phép hiển thị thông tin dữ liệu trên ứng dụng và điểu khiển các thiết bị điện thơng qua sử dụng ứng dụng và giọng nói.

• Hệ thơng kết nối với Wifi để có thể liên kết và điều khiển ở khoảng cách dài. • Hệ thống có thể tự động cập nhật nhiệt độ và độ ẩm, sào phơi đồ tự động và

cửa ra vào bằng vân tay.

<b>3.2 Đặc tả hệ thớng </b>

<b>3.2.1 Mơ tả tổng qt tồn hệ thớng </b>

<b>Hình 3. 1 Mơ hình tởng qt của hệ thống </b>

Dựa vào yêu cầu của hệ thống, một mơ hình tởng qt được xây dụng như hình 3.1. Mơ hình hệ thống hoạt động :

<b>Khới cảm biến: Thu thập dữ liệu từ các thiết bị như nhiệt độ, độ ẩm, thông số </b>

điện của thiết bị, dấu hiệu mưa và truy xuất vân tay. Các dữ liệu thu về được sẽ đưa vào khối xử lý trung tâm để thực hiện quá trình xử lý dữ liệu.

</div><span class="text_page_counter">Trang 39</span><div class="page_container" data-page="39">

<b>Khối xử lý trung tâm: Tiếp nhận dữ liệu từ khối cảm biến, sau đó tiến hành tính </b>

tốn và xử lý các dữ liệu thành những giá trị số và chuỗi dữ liệu. Những dữ này sau khi được xử lý sẽ được truyền tới khối người dùng và Cloud bằng các chuẩn truyền thông.

<b>Cloud: Nơi lưu trữ dữ liệu nhận được từ khối xử lý trung tâm và phân tích, sau </b>

đó trùn đến khối người dùng.

<b>Khối người dùng: Nhận dữ liệu từ khối xử lý trung tâm và cloud, xử lý tín hiệu </b>

và hiển thị thơng tin thời gian thực về nhiệt độ, độ ẩm, thông số điện năng, truy xuất vân tay và các thiết bị lên mà hình ứng dụng và trang web.

<b>3.2.2 Sơ đồ khới của hệ thớng </b>

Dựa vào mơ hình tởng qt của hệ thống, sơ đồ khối hệ thống cùng với chức năng được hình thành và mơ tả như hình 3.2 :

Hình 3. 2 Sơ đồ khối của hệ thống

<b>Khối cảm biến : Sử dụng các module cảm biến để thu thập các thông số dữ </b>

nhiệt độ, độ ẩm, thông số điện của thiết bị, dấu hiệu mưa và truy vấn vân tay.

<b>Khối xử lý trung tâm : Sử dụng ESP32 để xử lý dữ liệu được truyền về từ khối </b>

cảm biến và tín hiệu khối người dùng, gửi dữ liệu lên khối Cloud, khối hiển thị và khối giao diện người dùng.

<b>Khối hiển thị : Dữ liệu được truyền đi từ khối xử lý trung tâm để hiển thị thông </b>

tin của từng chức năng của vân tay lên màn hình LCD.

</div><span class="text_page_counter">Trang 40</span><div class="page_container" data-page="40">

<b>Khối vận hành : Hoạt động theo cơ chế bật/tắt thiết bị bao gồm quạt, đèn khi </b>

có tín hiệu dữ liệu được gửi từ khối trung tâm.

<b>Khối Cloud : Đây là khối dùng để lưu trữ dữ liệu được truyền từ bộ xử lý trung </b>

tâm, sau khi xử lý dữ liệu truyền tới khối giao diện người dùng.

<b>Khối giao diện người dùng : Nơi tiếp nhận và hiển thị dữ liệu đã được xử lý từ </b>

khối Cloud và khối trung tâm, đồng thời tương tác để bật/tắt thiết bị như đèn, quạt.

<b>Khối nguồn : Cung cấp một nguồn 5V cho các khối khác. 3.2.3 Mô tả hoạt động hệ thống </b>

Hệ thống hoạt động dựa trên sự luân chuyển dữ liệu, từ quá trình thu thập dữ liệu của cảm biến đến việc hiển thị một số chức năng lên màn hình LCD và các giao diện website, ứng dụng Blynk vào việc sử dụng cơ sở dữ liệu thời gian thực và tương tác như hình 3.3.

<b>Hình 3. 3 Sơ đồ hoạt động của hệ thống </b>

• Thơng số, dữ liệu mà cảm biến thu thập được là dạng tín hiệu số nên việc đưa vào ESP32 để xử lý trở nên dễ dàng cho q trình giám sát và phân tích dữ liệu ở những bước tiếp theo.

</div>