ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

ĐỒ ÁN CƠ SỞ 4
Đề tài:
THIẾT KẾ TRỢ LÝ ẢO ĐIỀU KHIỂN NHÀ
THÔNG MINH

Sinh viên thực hiện
Giảng viên hướng dẫn

: PHẠM THIÊN TÂN – 17IT3
: ThS. NGUYỄN THANH TUẤN

Đà Nẵng tháng 12 năm 2020

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG


Báo cáo đồ án cở sở 4

ĐỒ ÁN CƠ SỞ 4

Ngày nay, xã hội càng hiện đại, khoa học kỹ thuật càng phát triển thì
cuộc sống của con người càng có nhu cầu sử dụng đầy đủ các thiết bị
thơng minh để phục vụ cho sinh hoạt và công việc của mình. Một
thực tế rất gần với con người là trong chính căn nhà của mình, mong
muốn được sử dụng cơng nghệ tự động hóa càng được rộng rãi, tất cả

THIẾT
LÝ ngủ,
ẢOphòng
ĐIỀU
NHÀ
đồ dùng KẾ
trong TRỢ
nhà từ phòng
kháchKHIỂN
đến toilet đều
gắn các
bộ điều khiển điện tử
có thể kết nốiMINH
với Internet và điện thoại di động,
THÔNG
cho phép chủ nhân điều khiển Vật dụng từ xa hoặc lập trình cho thiết
bị ở nhà hoạt động theo lịch thời gian đúng mong muốn. Nhu cầu về
kiểm soát hệ thống thiết bị điện và điều khiển thiết bị thông minh
ngày càng phổ biến như kiểm tra trạng thái của đèn, quạt, máy lạnh,
các thiết bị khác, có thể mở hay tắt và các thiết bị điện trong nhà từ
xa bằng thiết bị điện thoại di động, thiết bị máy tính thơng qua mạng
internet. Hiện nay với nền khoa học phát triển với các trợ lý ảo thông
minh hỗ trợ AI như: Google Assistant (Google), Alexa (Amazon), Siri
(Apple), Cortana (Microsoft), Các thiết bị trong ngôi nhà thông minh
ngoài được điều khiển qua các app trên điện thoại, web,... còn được
điều khiển qua trợ lý ảo cũng dần được phát triển. Vì vậy, em đã tìm
Đà Nẵng,
12 năm
2020lý ảo điều khiển nhà
hiểu, nghiên cứu, chọn

đề tài:tháng
“Thiết
kế trợ
thông minh” đề làm đề tài đồ án cơ sở 4.

MỞ ĐẦU

2


Báo cáo đồ án cơ sở 4

LỜI CẢM ƠN
……………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………..………
……………………………………………………………………………..………
……………………………………………………………………………..………
……………………………………………………………………………..………
……………………………………………………………………………..………
……………………………………………………………………………..………
……………………………………………………………………………..………

3


Báo cáo đồ án cở sở 4

NHẬN XÉT
(Của cơ quan thực tập, nếu có)

……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………

4


Báo cáo đồ án cơ sở 4

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1
Mở Đầu
1.1. Đặt vấn đề
Ngày nay, xã hội càng hiện đại, khoa học kỹ thuật càng phát triển 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, mong muốn được
sử dụng cơng nghệ tự động hóa càng được rộng rãi, tất cả đồ dùng trong

nhà từ phòng ngủ, phòng khách đến toilet đều gắn các bộ điều khiển điện
tử có thể kết nối với Internet và điện thoại di động, cho phép chủ nhân
điều khiển vật dụng từ xa hoặc lập trình cho thiết bị ở nhà hoạt động
theo lịch thời gian đúng mong muốn.
Nhu cầu về kiểm soát hệ thống thiết bị điện và điều khiển thiết bị thông
minh ngày càng phổ biến như kiểm tra trạng thái của đèn, quạt, máy
lạnh, các thiết bị khác, có thể mở hay tắt và các thiết bi ̣điện trong nhà từ
xa bằng thiết bị điện thoại di động, thiết bị máy tính thơng qua mạng
internet.
Hiện nay với nền khoa học phát triển với các trợ lý ảo thông minh hỗ
trợ AI như: Google Assistant (Google), Alexa (Amazon), Siri (Apple),
Cortana (Microsoft), … Các thiết bị trong ngôi nhà thông minh ngoài
được điều khiển qua các app trên điện thoại, web,… còn được điều
khiển qua trợ lý ảo cũng dần được phát triển. Vì vậy, em đã tìm hiểu,
5


Báo cáo đồ án cở sở 4

nghiên cứu, chọn đề tài: “Thiết kế trợ lý ảo điều khiển nhà thông minh”
để làm đồ án cơ sở của mình.
Kết quả nghiên cứu từ đề tài này sẽ giúp em có nhiều kinh nghiệm để
sau khi hồn thành chúng em có đủ khả năng nghiên cứu chế tạo hoàn
chỉnh thiết bị điều khiển hệ thống điện cho ngôi nhà thông minh đáp ứng
được sử dụng yêu cầu trên thi ̣ trường với giá thành hợp lý, chất lượng
đảm bảo, phù hợp với điều kiện sống tại Việt Nam.
1.2. Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu tài liệu qua sách báo về lĩnh vực IOT.
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết để thiết kế mạch điều khiển thiết bị với trợ
lý ảo.

- Tìm hiểu nguyên lý hoạt động của các module và thiết bị điện trong
nhà.
1.3. Mục tiêu, nhiệm vụ
- Tìm hiểu về hệ thống điều khiển thông minh các thiết bị trong nhà.
- Tìm hiểu về IOT.
- Thiết kế mạch điều khiển thiết bị bằng giong nói qua trợ lý ảo.
- Xây dựng mơ hình mẫu điều khiển thiết bị qua trợ lý ảo.
- Kiểm tra, đánh giá tính ứng dụng của đề tài.

6


Báo cáo đồ án cơ sở 4

CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN
2.1. Trợ lý ảo
2.1.1. Khái niệm
Trợ lý ảo là một khái niệm mới trong lĩnh vực công nghệ, phần mềm,
lần đầu được biết tới trên thế giới vào năm 1961 tại Hội chợ Thế giới
Seattle, dưới dạng một thiết bị có tên IBM Shoebox, với khả năng nhận
diện giọng nói.
Đến năm 1970, Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ và cơ quan DARPA của Bộ
này đã phát triển cơng cụ "Harpy" có thể nhận dạng khoảng 1000 từ,
tương đương vốn từ vựng của một đứa bé 3 tuổi.
Phải tới những năm 1990, trợ lý ảo mới được các nhà sản xuất hàng
đầu như Microsoft, IBM, Philips và Lernout & Hauspie chính thức
nghiên cứu và áp dụng trên các máy tính cá nhân. Trong đó, sự kiện ra
mắt chiếc điện thoại thông minh đầu tiên IBM Simon vào năm 1994 đặt
nền móng cho các trợ lý ảo thông minh mà ta biết tới ngày nay.

Năm 2011, trợ lý ảo số hiện đại đầu tiên được cài đặt trên một điện
thoại thông minh là Siri, từng được giới thiệu là một tính năng trên chiếc
iPhone 4S của Apple.
Từ năm 2017 đến nay, trợ lý ảo bắt đầu được người dùng chú ý nhờ các
ứng dụng thực tiễn, đặc biệt là sự đầu tư mạnh tay từ các tập đoàn lớn
như Amazon với Alexa, Google với Google Assistant hay Apple với Siri.

Từ trên chúng ta có thể hiểu đơn giản trợ lý ảo là phần mềm, công cụ
được xây dựng dựa trên nền tảng trí thơng minh nhân tạo (AI) và được
7


Báo cáo đồ án cở sở 4

các nhà phát triển hệ điều hành, hay các hãng cơng nghệ tích hợp sâu
vào trong hệ điều hành với mục đích chính là hỗ trợ người dùng thiết bị
dễ dàng hơn bằng chính thói quen mà người dùng thường làm trên thiết
bị.
2.2. Internet Of Thing
2.2.1. Khái niệm
Internet of Things (IoT) là thuật ngữ dùng để chỉ các đối tượng có thể
được nhận biết cũng như sự tồn tại của chúng trong một kiến trúc mang
tính kết nối. Đây là một viễn cảnh trong đó mọi vật, mọi con vật hoặc
con người được cung cấp các định danh và khả năng tự động truyền tải
dữ liệu qua một mạng lưới mà không cần sự tương tác giữa con ngườivới-con người hoặc con người-với-máy tính. IoT tiến hố từ sự hội tụ
của các cơng nghệ không dây, hệ thống vi cơ điện tử (MEMS) và
Internet. Cụm từ này được đưa ra bởi Kevin Ashton vào năm 1999. Ông
là một nhà khoa học đã sáng lập ra Trung tâm Auto-ID ở đại học MIT.
"Thing" - sự vật - trong Internet of Things, có thể là một trang trại động
vật với bộ tiếp sóng chip sinh học, một chiếc xe ơ tơ tích hợp các cảm

biến để cảnh báo lái xe khi lốp quá non, hoặc bất kỳ đồ vật nào do tự
nhiên sinh ra hoặc do con người sản xuất ra mà có thể được gán với một
địa chỉ IP và được cung cấp khả năng truyền tải dữ liệu qua mạng lưới.
IoT phải có 2 thuộc tính: một là đó phải là một ứng dụng internet. Hai là,
nó phải lấy được thơng tin của vật chủ.
Một ví dụ điển hình cho IoT là tủ lạnh thơng minh, nó có thể là một
chiếc tủ lạnh bình thường nhưng có gắn thêm các cảm biến bên trong
giúp kiểm tra được số lượng các loại thực phẩm có trong tủ lạnh, cảm
biến nhiệt độ, cảm biến phát hiện mở cửa, …và các thông tin này được
đưa lên internet. Với một danh mục thực phẩm được thiết lập trước bởi
người dùng, khi mà một trong các loại thực phẩm đó sắp hết thì nó sẽ
thơng báo ngay cho chủ nhân nó biết rằng cần phải bổ sung gấp, thậm
chí nếu các loại sản phẩm được gắn mã ID thì nó sẽ tự động trực tiếp gửi
thơng báo cần nhập hàng đến siêu thị và nhân viên siêu thị sẽ gửi loại
thực phẩm đó đến tận nhà.
2.2.2. Ứng dụng
Với những hiệu quả thông minh rất thiết thực mà IoT đem đến cho con
người, IoT đã và đang được tích hợp trên khắp mọi thứ, mọi nơi xung
quanh thế giới mà con người đang sống. Từ chiếc vòng đeo tay, những
đồ gia dụng trong nhà, những mãnh vườn đang ươm hạt giống, cho đến
những sinh vật sống như động vật hay con người…đều có sử dụng giải
pháp IoT.
Ứng dụng trong lĩnh vực vận tải:
8


Báo cáo đồ án cơ sở 4

Ứng dụng điển hình nhất trong lĩnh vực này là gắn chíp lấy tọa độ GPS
lên xe chở hàng, nhằm kiểm sốt lộ trình, tốc độ, thời gian đi đến của

các xe chở hàng. Ứng dụng này giúp quản lý tốt khâu vận chuyển, có
những xử lý kịp thời khi xe đi khơng đúng lộ trình hoạt bị hỏng hóc trên
những lộ trình mà ở đó mạng di động khơng phủ sóng tới được, kiểm
soát được lượng nhiên liệu tiêu hao ứng với lộ trình đã được vạch
trước…
Ứng dụng trong lĩnh vực sản xuất nơng nghiệp:
Q trình sinh trưởng và phát triển của cây trồng trải qua nhiều giai
đoạn từ hạt nảy mầm đến ra hoa kết trái. Ở mỗi giai đoạn cần có sự
chăm sóc khác nhau về chất dinh dưỡng cũng như chế độ tưới tiêu phù
hợp. Những yêu cầu này đòi hỏi sự bền bỉ và siêng năng của người nông
dân từ ngày này sang ngày khác làm cho họ phải vất vả. Nhưng nhờ vào
ứng dụng khoa học kỹ thuật, sử dụng cảm biến để lấy thông số nhiệt độ,
độ ẩm, độ pH của đất trồng, cùng với bảng dữ liệu về quy trình sinh
trưởng của loại cây đó, hệ thống sẽ tự động tưới tiêu bón lót cho cây
trồng phù hợp với từng giai đoạn phát triển của cây trồng. Người nông
dân bây giờ chỉ kiểm tra, quan sát sự vận hành của hệ thống chăm sóc
cây trồng trên một màn hình máy tính có nối mạng.
Sản phẩm của mỗi loại nông sản sẽ được gắn mã ID, nếu tủ lạnh nhà
chúng ta sắp hết một loại nông sản nào đó thì ngay lập tức nó sẽ tự động
gửi thông báo cần mua đến cơ sở dữ liệu của trang trại có trồng loại nơng
sản đó, và chỉ sau một thời gian nông sản mà bạn cần sẽ được nhân viên
đem đến tận nhà.
Ứng dụng trong nhà thông minh:
Vài năm trở lại đây, khi thế giới đang dần tiến vào kỷ nguyên Internet
of Things, kết nối mọi vật qua Internet, nhà thông minh trở thành một xu
hướng công nghệ tất yếu, là tiêu chuẩn của nhà ở hiện đại. Trong căn hộ
thông minh, tất cả các thiết bị từ rèm cửa, điều hoà, dàn âm thanh, hệ
thống ánh sáng, hệ thống an ninh, thiết bị nhà tắm… được kết nối với
nhau và hoạt động hoàn toàn tự động theo kịch bản lập trình sẵn, đáp
ứng đúng nhu cầu sử dụng của khách hàng.

Ví dụ, vào buổi sáng, đèn tắt, rèm cửa tự động chuyển tới vị trí thích
hợp để giảm bớt những tác động náo nhiệt từ đường phố và nhường
không gian cho ánh sáng tự nhiên. Tối đến, hệ thống đèn bật sáng, các
rèm cửa kéo lên người dùng có thể thưởng ngoạn từ trên cao bức tranh
thành phố rực rỡ ánh đèn, đồng thời âm nhạc cũng nhẹ nhàng cất lên các
giai điệu yêu thích của gia đình.

9


Báo cáo đồ án cở sở 4

Nếu có việc cả nhà phải đi vắng, chế độ "Ra khỏi nhà" sẽ được kích
hoạt, tồn bộ thiết bị điện tử gia dụng sẽ tự động tắt hoặc đóng lại và khi
chủ nhân về, chúng cũng sẽ khôi phục lại trạng thái trước đó. Thậm chí,
nước nóng cũng đã sẵn sàng từ vài phút trước khi gia chủ về đến cửa.
Riêng hệ thống an ninh luôn hoạt động 24/24 và sẽ thông báo đến chủ
nhà mọi thay đổi "đáng ngờ" trong ngôi nhà, dù đang ở bất cứ đâu.
2.3. Ngơn ngữ lập trình Python
2.3.1. Khái niệm
Python là ngơn ngữ lập trình hướng đối tượng đa năng có cấu trúc dữ
liệu cấp cao mạnh mẽ và hệ thống thư viện lớn. Python hoàn toàn tạo
kiểu động và sử dụng cơ chế cấp phát bộ nhớ tự động, cú pháp rõ ràng,
đơn giản. Lợi ích khi học lập trình Python là gì? Python giúp người học
dễ tiếp cận, bao gồm những người chưa từng học lập trình.
2.3.2. Tính năng chính của Python
Ngơn ngữ lập trình nhập môn: Rossum hướng đến sự đơn giản và dễ
hiểu nên cấu trúc Python khá rõ ràng, cho phép viết mã lệnh với số lần
gõ phím tối thiểu. Ngày nay, Python được đánh giá là ngôn ngữ lý tưởng
cho việc bắt đầu học lập trình.

Mã nguồn mở và hồn tồn miễn phí: Khác với nhiều ngơn ngữ lập
trình bậc cao, Python cho phép sử dụng một cách miễn phí tất cả phần
mềm, chương trình được viết. Mã nguồn mở sở hữu cộng đồng đông
đảo, giúp bạn giải đáp mọi thắc mắc và liên tục cập nhật, cải thiện.
Tương thích nhiều nền tảng: Python dễ dàng tương thích với nhiều
nền tảng như Windows, MacOS, Linux. Thậm chí là di chuyển qua lại
giữa các nền tảng cũng khơng gặp nhiều khó khăn.
Khả năng nhúng và mở rộng: Có thể kết hợp cùng các ngơn ngữ lập
trình khác để phát triển các ứng dụng phức tạp.
Tự động chuyển đổi code: Khi dùng Python, người sử dụng hồn tồn
khơng phải lo các vấn đề về quản lý bộ nhớ, dọn dẹp dữ liệu… Python sẽ
tự động chuyển code sang ngơn ngữ máy tính có thể hiểu.
Thư viện lớn: Nhờ số lượng thư viện khổng lồ của mình Python hồn
tồn đáp ứng được mọi nhu cầu lập trình khác nhau.
Ngơn ngữ lập trình hướng đối tượng: Dù được đơn giản hóa cho
người mới học song Python vẫn giữ bản chất hướng đối tượng. Giải
quyết các vấn đề trong lập trình một cách trực quan, dễ hiểu.
2.4. WebServer
2.4.1. Khái niệm
Web server được biết đến là máy chủ web hay cịn gọi là máy tính tổng
được kết nối với tập hợp các mạng máy tính mở rộng. Đây chính là một
10


Báo cáo đồ án cơ sở 4

dạng máy chủ trên Internet, mỗi máy chủ có một IP riêng và có thể đọc
các ngơn ngữ lập trình như html, htm, file,...
Những chương trình trên web server được cài đặt nhằm phục vụ ứng
dụng web. Khi được tiếp nhận các request từ trình duyệt, web server

ngay lập tức sẽ gửi phản hồi đến client thông qua giao thức HTTP hoặc
những giao thức khác.
2.4.2. Chức năng WebServer
Chức năng cơ bản của web server không thể thiếu là lưu trữ, xử lý và
phân phối nội dung website đến với khách hàng.
Xử lý dữ liệu qua giao thức HTTP: Xử lý và cung cấp thông tin cho
khách hàng thơng qua các máy tính cá nhân trên Internet qua giao thức
HTTP. Nội dung được chia sẻ từ máy chủ web server là những nội dung
định dạng HTML, các thẻ style sheets, hình ảnh, những đoạn mã script
hỗ trợ nội dung văn bản thơi.... Bạn có thể hiểu đơn giản là khi bạn truy
cập vào Bizfly.vn, máy chủ sẽ cung cấp đến cho bạn tất cả dữ liệu về
trang web đó thơng qua lệnh giao tiếp.
Kết nối linh hoạt: Máy tính nào cũng có thể là một máy chủ nếu nó
được cài đặt một chương trình phần mềm server và có kết nối internet.
Chương trình chuyển đổi thông minh: Phần mềm web server cũng
giống như các phần mềm khác, nó cho phép người dùng cài đặt và hoạt
động trên bất kỳ máy tính nào đáp ứng đủ yêu cầu về bộ nhớ.
Lưu trữ dữ liệu trên hình thức thuê các máy chủ nhỏ, máy chủ áo VPS
hoặc hosting.
2.5. Nhà thông minh
2.5.1. Khái niệm
Nhà thông minh là kiểu nhà được lắp đặt các thiết bị điện, điện tử có
thể được điều khiển hoặc tự động hố hoặc bán tự động, thay thế con
người trong thực hiện một hoặc một số thao tác quản lý, điều khiển. Hệ
thống điện tử này giao tiếp với người dùng thông qua bảng điện tử đặt
trong nhà, ứng dụng trên điện thoại di động, máy tính bảng hoặc một
giao diện web.
Trong căn nhà thơng minh, đồ dùng trong nhà từ phịng ngủ, phịng
khách đến toilet đều gắn các bộ điều khiển điện tử có thể kết nối với
Internet và điện thoại di động, cho phép chủ nhân điều khiển vật dụng từ

xa hoặc lập trình cho thiết bị ở nhà hoạt động theo lịch. Thêm vào đó,
các đồ gia dụng có thể hiểu được ngơn ngữ của nhau và có khả năng
tương tác với nhau.
2.5.2. Chức năng
- Điều khiển chiếu sáng (on/off, dimmer, scence, timer, logic,...)
11


Báo cáo đồ án cở sở 4

- Điều khiển mành, rèm, cửa cổng
- Hệ thống an ninh, báo động, báo cháy
- Điều khiển điều hòa, máy lạnh
- Hệ thống âm thanh đa vùng
- Camera, chng hình
- Hệ thống Bảo vệ nguồn điện
2.5.3. Các hệ sinh thái nhà thông minh trên thế giới:
Với nhu cầu ngày càng cao về nhà thông minh trên thế giới. Các hãng
công nghệ lớn trên thế giới đã phát triển các hệ sinh thái SmartHome cho
riêng mình. Với trung tâm là trợ lý ảo tích hợp AI cùng các thiết bị điện
thông minh kết nối IoT và các phần mềm hỗ trợ trên Smart phone.
Tiêu biểu trong các hệ sinh thái này phải kể đến: Amazon, Google,
Samsung, Xiaomi, GeekLink, …

CHƯƠNG 3
THIẾT BỊ VÀ GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ
3.1 Kit NodeMCU Lua ESP8266
Chip ESP8266 được phát triển bởi Espressif để cung cấp giải pháp giao
tiếp Wifi cho các thiết bị IoT. Điểm đặc biệt của dòng ESP8266 là nó
được tích hợp các mạch RF như balun, antenna switches, TX power

amplifier và RX filter ngay bên trong chip với kích thước rất nhỏ chỉ
5x5mm nên các board sử dụng ESP8266 khơng cần kích thước board lớn
cũng như khơng cần nhiều linh kiện xung quanh.

12


Báo cáo đồ án cơ sở 4

Module thu phát Wifi ESP8266 NodeMCU Lua là kit phát triển dựa
trên nền chip Wifi SoC ESP8266 với thiết kế dễ sử dụng và đặc biệt là
có thể sử dụng trực tiếp trình biên dịch của Arduino để lập trình và nạp
code, điều này khiến việc sử dụng và lập trình các ứng dụng trên
ESP8266 trở nên rất đơn giản.
Thông số kỹ thuật:
- IC chính: ESP8266 Wifi SoC.
- Phiên bản firmware: NodeMCU Lua
- Chip nạp và giao tiếp UART: CH340
-GPIO tương thích hồn tồn với firmware Node MCU.
- Cấp nguồn: 5VDC MicroUSB hoặc Vin.
- GIPO giao tiếp mức 3.3VDC
- Tích hợp Led báo trạng thái, nút Reset, Flash.
- Tương thích hồn tồn với trình biên dịch Arduino.
- Kích thước: 59 x 32mm
3.2. Module Relay 2 kênh
Relay là thiết bị đóng cắt cơ bản, nó được sử dụng rất nhiều trong cuộc
sống và trong các thiết bị điện tử. Cấu tạo Relay gồm 2 phần:
- Cuộn hút: Tạo ra năng lượng từ trường để hút tiếp điểm về phía mình.
Tùy vào điện áp làm việc người ta chia Relay ra:
+ DC: 5V, 12V, 24V

+ AC: 110V. 220V
- Cặp tiếp điểm: Khi khơng có từ trường (không cấp điện cho cuôn dây).
Tiếp điểm 1 được tiếp xúc với 2 nhờ lực của lò xo. Tiếp điểm thường
đóng, khi có năng lượng từ trường thì tiếp điểm 1 bị hút chuyển sang 3.
Trong Relay có thể có 1 cặp tiếp điểm, 2 cặp tiếp điểm hoặc nhiều hơn.
Relay 2 Kênh 5V gồm 2 rơ le hoạt động tại điện áp 5VDC, chịu được
hiệu điện thế lên đến 250VAC 10A. Relay 2 kênh 5V được thiết kế chắc
chắn, khả năng cách điện tốt. Trên module đã có sẵn mạch kích relay sử
dụng transistor và IC cách ly quang giúp cách ly hoàn toàn mạch điều
khiển (vi điều khiển) với rơ le bảo đảm vi điều khiển hoạt động ổn định.
Có sẵn header rất tiện dụng khi kết nối với vi điều khiển.
Relay 2 kênh sử dụng chân kích mức Thấp (0V), khi có tín hiệu 0V vào
chân IN thì relay sẽ nhảy qua thường hở của Relay. Ứng dụng dùng với
relay module khá nhiều bao gồm cả điện DC hay AC.
Thông số kỹ thuật:
- Sử dụng điện áp nuôi 5VDC.

13


Báo cáo đồ án cở sở 4

- 2 Relay đóng ngắt ở điện thế kích bằng 0V nên có thể sử dụng cho cả
tín hiệu 5V hay 3v3 (cần cấp nguồn ngồi), mỗi Relay tiêu thụ dịng
khoảng 80mA.
- Điện thế đóng ngắt tối đa: AC250V – 10A hoặc DC30V – 10A.
- Có đèn báo đóng ngắt trên mỗi Relay.
3.3. Đèn led 3W
Với độ sáng tương đương, LED Bulb chỉ cần sử dụng công suất bằng
một nửa đèn Compact, nhưng tuổi thọ lại cao gấp 5 lần so với đèn

Compact.
Ánh sáng chiếu sáng trực tiếp, cho ánh sáng thẳng, hiệu suất sáng cao
(>= 90lm/w)
Mặt trước đèn được làm bằng nhựa PC nên ánh sáng tản đều, chống
chói lóa.
Thân đèn được thiết kế bằng nhựa PBT có khả năng chống cháy và
chịu nhiệt cao.
Các chỉ số quang thông và hiệu năng của đèn đều vượt trội so với đèn
truyền thống.
Kiểu dáng đa dạng về kiểu dáng và màu sắc trắng, vàng, đỏ, xanh
dương, xanh lá.
LED có hiệu suất phát sáng cao hơn bóng đèn compact, sợi tóc. Kích
thước nhỏ gọn, phù hợp với từng vị trí, nhu cầu sử dụng. Khơng gây độc
hại, rất thân thiện với môi trường. Thiết kế nhỏ gọn, phù hợp với các
chóa lon compact cũ.

3.4. Phần mềm IDE
Đây là phần mềm dùng để lập trình nạp code vơ kit NodeMCU Lua
ESP8266
Cấu trúc một chương trình trong phần mềm IDE:
Phần 1: Khai báo biến
Đây là phần khai báo kiểu biến, tên các biến, định nghĩa các chân trên
board một số kiểu khai báo biến thông dụng:
* #define
Nghĩa của từ define là định nghĩa, hàm #define có tác dụng định nghĩa,
hay còn gọi là gán, tức là gán một chân, một ngõ ra nào đó với 1 cái tên.
Ví dụ #define led 13
Chú ý: sau #define thì khơng có dấu “,” (dấy phẩy)
*Khai báo các kiểu biến khác như: int (kiểu số nguyên), float,…


14


Báo cáo đồ án cơ sở 4

Các chúng ta có thể tham khảo thêm các kiểu biến cũng như công dụng
tại arduino.cc
Phần 2: Thiết lập (void setup())
Phần này dùng để thiết lập cho chương trình, cần nhớ rõ cấu trúc của nó
void setup()
Cấu trúc của nó có dấu ngoặc nhọn ở đầu và ở cuối, nếu thiếu phần này
khi kiểm tra chương trình thì chương trình sẽ báo lỗi.
Phần này dùng để thiết lập các tốc độ truyền dữ liệu, kiểu chân là chân
ra hay chân vào. Trong đó:
Serial.begin(9600);
Dùng để truyền dữ liệu từ board
Arduino lên máy tính.
pinMode(biến, kiểu vào hoặc ra); Dùng để xác định kiểu chân là vào
Ví dụ: pinMode(ChanDO, INPUT); hay ra
Phần 3: Vòng lặp
Dùng để viết các lệnh trong chương trình để mạch Arduino thực hiện các
nhiệm vụ mà chúng ta mong muốn, thường bắt đầu bằng:
void loop()
{…………….
}
Một số câu lệnh, cấu trúc thường gặp:

Bảng 2.1 Một số câu lệnh thường gặp
Ký hiệu, câu lệnh
Ý nghĩa

//
Dấu // dùng để giải thích, khi nội
dung giải thích nằm trên 1 dịng, khi
kiểm tra chương trình thì phần kiểm
tra sẽ bỏ qua phần này, không kiểm
tra.
/*
Ký hiệu này cũng dùng để giải
….
thích, nhưng giải thích dành cho 1
*/
đoạn, tức có thể xuống dịng được
#define biến chân
Define nghĩa là định nghĩa, xác
định. Câu lệnh này nhằm gán tên 1
biến vào 1 chân nào đó. Ví dụ
#define led 13
15


Báo cáo đồ án cở sở 4

digitalWrite(chân, trạng thái);

Dùng để tắt, mở 1 chân ra. Cú pháp
của nó là digitalWrite(chân,trạng
thái chân);. Ở đây trạng thái chân
có thể là HIGH hoặc LOW.
Ví dụ: digital(led,HIGH); , hoặc
digital(led,LOW); . Chú dấu chấm

phẩy đằng sau câu lệnh.
Có ý nghĩa dùng để băm xung
(PWM), thường dùng để điều khiển
tốc độ động cơ, độ sáng led,..
Read nghĩa là đọc, lệnh này dùng
để đọc giá trị digital tại chân muốn
đọc
Read nghĩa là đọc, lệnh này dùng
để đọc giá trị analog tại chân muốn
đọc
Delay nghĩa là chờ, trì hỗn, duy
trì. Lệnh này dùng để duy trì trạng
thái đang thực hiện chờ một thời
gian. Thời gian ở đây được tính
bằng mili giây, 1 giây bằng 1 ngàn
mili giây.
if nghĩa là nếu, sau if là dấu (), bên
trong dấu ngoặc là một biểu thứ so
sánh. Ví dụ trong bài về cảm biến
độ ẩm đất (phần 5) thì:
if (giatriAnalog>500) //nếu giá trị
đọc được của biến giatriAnalog lớn
hơn 500
{
digitalWrite(Led,HIGH); //Ra lệnh
cho led sáng
delay(1000);//chờ 1s
}
else nghĩa là ngược lại


analogWrite(chân, giá trị);

digitalRead(chân);

analogRead(chân);

delay(thời gian);

If()
{
Các câu lệnh
}
Else()
{
Các câu lệnh
}

16


Báo cáo đồ án cơ sở 4

CHƯƠNG 4
THIẾT KẾ TRỢ LÝ ẢO ĐIỀU KHIỂN NHÀ THÔNG
MINH
4.1. Sơ đồ khối

TRỢ LÝ ẢO

Web server


ESP 8266

Relay

Nguồn

Thiết bị điện
17


Báo cáo đồ án cở sở 4

Hình 4.1: Sơ đồ khối hệ thống

Khối nguồn:
Đây là khối để cung cấp điện cho tồn bộ hệ thống điện. Gồm có hai
nguồn: Nguồn cho mạch điều khiển: tạo ra dòng điện và điện thế ổn định
cung cấp an toàn cho cả mạch. Ở đây có thể dùng nguồn 6V-24V
Nguồn cho các thiết bị điện: Dùng điện 220V
Khối xử lí trung tâm NodeMCU Lua Esp8266:
Khối xử lí trung tâm NodeMCU Lua Esp8266 gồm Chip WiFi
ESP8266EX bên trong Module ESP-12E để dễ dàng kết nối WiFi. Dùng
để xử lý các tín hiệu điều khiển các thiết bị điện từ AI, Webserver cũng
như công tắc cảm ứng.
Khối Relay:
Dùng để đóng ngắt các thiết bị điện trong nhà. Ở mơ hình này em sử
dụng module relay 2 kênh có thể đóng ngắt được hai thiết bị trong nhà.
Khối Webserver:
Đây là sever để điều khiển các thiết bị điện trong nhà qua wifi. Ta có

thể điều khiển các thiết bị điện trong nhà qua Webserver trên trình duyệt
web trên điện thoại cũng như Webserver trên máy vi tính.
Khối trợ lý ảo:
Đây là trợ lý ảo của chúng ta để điều khiển các thiết bị điện trong nhà
bằng giọng nói. Ở đây ta có thể điều khiển bằng giọng nói qua trợ lý ảo
AI qua Python.
Khối thiết bị điện:
Bao gồm các thiết bị điện trong nhà được kết nối để điều khiển được
bằng giọng nói với trợ lý ảo, công tắc cảm ứng cũng như Webserver. Các
thiết bị điện có thể là: Đèn, quạt, máy bơm, máy lạnh, … Với đề tài này
em sử dụng đèn công suất nhỏ để mô phỏng các thiết bị điện trong nhà.
4.2. Sơ đồ kết nối
Phần cứng của mơ hình điều khiển thiết bị điện trong nhà qua Wifi
được kết nối với nhau theo sơ dưới đây. Với khối xử lý trung tâm là kít
NodeMCU Lua ESP 8266

18


Báo cáo đồ án cơ sở 4

4.3. Xử lý tín hiệu của trợ lý ảo

4.4 Lưu đồ giải thuật

19


Báo cáo đồ án cở sở 4


Nguyên lý hoạt động của hệ thống:
Điều khiển bằng giọng nói với trợ lý ảo:
- Khi ta nói một câu lệnh trên trợ lý ảo đã được cài đặt sẵn để bật tắt một
thiết bị thì trợ lý ảo sẽ nhận lệnh sau đó thông qua Webserver truyền lệnh
xuống NodeMCU Lua ESP8266. Tại đây NodeMCU Lua ESP8266 sẽ xử
lý dữ liệu để kích relay tương ứng với các mức logic để bật tắt thiết bị
theo câu lệnh đã cài đặt trên trợ lý ảo.
Điều khiển bằng Webserver:
- Khi có tín hiệu điều khiển từ Webserver về khối trung tâm thì
NodeMCU Lua ESP8266 sẽ xử lý dữ liệu nhận được để kích các relay
tương ứng để điều khiển thiết bị điện cũng như đồng bộ trạng thái.

20


Báo cáo đồ án cơ sở 4

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI
1. Kết luận
1.1. Những mặt đã làm được
- Mạch điện với các module nhỏ trên mạch được thiết kế, thi cơng hồn
chỉnh và đã được thử nghiệm nhiều lần và đã thoạt động ổn định trong
thực tế.
- Hệ thống đã điều khiển được bằng giọng nói với trợ lý ảo.
- Hệ thống có thể điều khiển được thiết bị điện từ xa thông qua wifi
bằng Webserver
1.2. Những hạn chế, tồn tại
- Điều khiển thiết bị bằng giọng nói vẫn cịn chậm
- Mạch điều khiển vẫn chưa có thể sử dụng được nguồn 220 V trực tiếp
mà vẫn phài sử dụng nguồn riêng để cung cấp cho mạch

2. Hướng phát triển đề tài
- Khắc phục các hạn chế, tồn tại của hệ thống
- Tự phát triển app Android, IOS để điều khiển thiết bị qua wifi
21


Báo cáo đồ án cở sở 4

- Tích hợp mạch công tắc cảm ứng với ESP 8266 để tạo thành mạch
cơng tắc thơng minh có thể đồng bộ vơ các hệ sinh thái Smart Home hiện
có trên thị trường

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Giáo trình Arduino cho người mới bắt đầu, Cộng đồng Arduino Việt
Nam
[2]. Giáo trình Internet Of Thing with ESP 8266
[3]. Trang web: Arduino.vn
[4]. Sách Internet Of Things [ IoT], Tg Phạm Minh Tuấn.
[5]. Youtube: Dũng lại lập trình

22