Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế và thi công hệ thống điều khiển các thiết bị trong phòng học

Chia sẻ: Xylitol Extra | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:138

Thêm vào BST

Báo xấu

254
lượt xem 33
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nhóm sẽ thiết kế và thi công mô hình điều khiển các thiết bị điện trong phòng học như đèn, quạt,... qua app thiết kế trên điện thoại có kết nối wifi, ngoài ra còn điều khiển trên web. Các tín hiệu được gửi lên Firebase làm nơi lưu trữ dữ liệu và giao tiếp với Arduino Mega2560 thông qua NodeMCU ESP8266 để điều khiển và có hiển thị thời gian trên LCD cũng như tùy chỉnh bật, tắt thiết bị thông qua thẻ từ.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế và thi công hệ thống điều khiển các thiết bị trong phòng học

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH --------------------------------- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÁC THIẾT BỊ TRONG PHÒNG HỌC GVHD: Ths. Nguyễn Văn Hiệp SVTH1: Huỳnh Nguyễn Nhân Hậu MSSV: 14141092 SVTH2: Thái Ngọc Hậu MSSV: 14141093 Tp. Hồ Chí Minh – Tháng 01/2019 ii
TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH ----o0o---- Tp. HCM, ngày 10 tháng 1 năm 2018 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Huỳnh Nguyễn Nhân Hậu MSSV: 14141092 Thái Ngọc Hậu MSSV: 14141093 Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện - Điện tử Mã ngành: 141 Hệ đào tạo: Đại học chính quy Mã hệ: 1 Khóa: 2014 Lớp: 1414DT2 I. TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÁC THIẾT BỊ TRONG PHÒNG HỌC II. NHIỆM VỤ 1. Các số liệu ban đầu: _ Sử dụng một điện thoại hệ điều hành Android. _ Sử dụng một Module wifi ESP8266 NodeMCU. _ Sử dụng một Arduino Mega2560. _ Sử dụng một LCD 16x2. _ Sử dụng một Module thời gian thực DS1307. _ Sử dụng một Module 8 Relay. _ Sử dụng một Module 4 Relay. _ Sử dụng một Module RFID. 2. Nội dung thực hiện: _ Tìm hiểu cách cập nhật dữ liệu cũng như lấy dữ liệu từ Firebase và chia sẻ quyền điều khiển cho các thiết bị. _ Tìm hiểu cách giao tiếp giữa Module ESP8266 NodeMCU với Firebase. _ Tìm hiểu cách giao tiếp giữa Module ESP8266 NodeMCU với Arduino Mega2560. _ Tìm hiểu thiết kế giao diện cho các ứng dụng chạy trên hệ điều hành android bằng MIT App Inventor. _ Thi công mô hình điều khiển. _ Chỉnh sửa, hoàn thiện mô hình. _ Đánh giá kết quả thực hiện. III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 08/10/2018 IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 15/01/2019 V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: Ths. Nguyễn Văn Hiệp CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM. ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH ii
TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y ----o0o---- SINH Tp. HCM, ngày 08 tháng 10 năm 2018 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Huỳnh Nguyễn Nhân Hậu. Lớp:14141DT2 MSSV:14141092 Họ tên sinh viên 2: Thái Ngọc Hậu. Lớp:14141DT2 MSSV:14141093 Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÁC THIẾT BỊ TRONG PHÒNG HỌC. Tuần Thời gian Nội dung Xác nhận GVHD 1 01-10 đến Gặp GVHD trao đổi và xác nhận đề tài. 08-10 2 08-10 đến Hoàn thành đề cương 15-10 3-6 15-10 đến Tìm hiểu về cách kết giao tiếp giữa kit 05-11 arduino với NodeMCU esp 8266, module relay và RFID. 7-9 05-11 đến Tìm hiểu và viết app android và cách 26-11 điêu khiển thiết bị qua NodeMCU esp 8266. 10-11 26-11 đến Thi công hệ thống và chạy thử nghiệm. 17-12 12 17-12 đến Hoàn thiệt hệ thống và viết báo cáo đồ 24-12 án tốt nghiệp. 13-14 24-12 đến Hoàn thiện hệ thống và báo cáo đồ án 07-01 tốt nghiệp. GV HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ và tên) iii
LỜI CAM ĐOAN Đề tài này là do nhóm tôi tự thực hiện dựa vào một số tài liệu trước đó và không sao chép từ tài liệu hay công trình đã có trước đó. Những người thực hiện đề tài Thái Ngọc Hậu Huỳnh Nguyễn Nhân Hậu iv
LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành tốt Đồ án tốt nghiệp, chúng em xin gởi lời chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa Điện-Điện Tử đã tạo những điều kiện tốt nhất cho chúng em hoàn thành đề tài. Đặc biệt chúng em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Nguyễn Văn Hiệp _ Giảng viên bộ môn Điện Tử Công Nghiệp- Y Sinh đã trực tiếp hướng dẫn và tận tình giúp đỡ tạo điều kiện để hoàn thành tốt đề tài. Chúng em cũng gửi lời đồng cảm ơn đến các bạn lớp 1414DT2B đã chia sẻ trao đổi kiến thức cũng như những kinh nghiệm quý báu trong thời gian thực hiện đề tài. Cuối cùng chúng em xin cảm ơn đến gia đình, là chỗ dựa cũng như là nguồn động viên tinh thần mỗi khi chúng em gặp khó khắn trong học tập cũng như trong quá trình nghiên cứu để hoàn thành đề tài tốt nghiệp. Chúng em xin chân thành cảm ơn! Người thực hiện đề tài Thái Ngọc Hậu Huỳnh Nguyễn Nhân Hậu v
MỤC LỤC Trang bìa .................................................................................................................. i Nhiệm vụ đồ án .......................................................................................................ii Lịch trình .............................................................................................................. iii Cam đoan .............................................................................................................. iv Lời cảm ơn .............................................................................................................. v Mục lục .................................................................................................................. vi Liệt kê hình vẽ .................................................................................................... viii Liệt kê bảng vẽ ....................................................................................................... xi Tóm tắt .................................................................................................................xii CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ................................................................................ 1 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ ............................................................................................. 1 1.2. MỤC TIÊU .................................................................................................. 1 1.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ........................................................................ 1 1.4. GIỚI HẠN.................................................................................................... 2 1.5. BỐ CỤC ....................................................................................................... 2 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT.................................................................... 4 2.1 VẤN ĐỀ TIẾT KIỆM ĐIỆN CÁC THIẾT BỊ DÂN DỤNG ...................... 4 2.2 IOT VÀ ỨNG DỤNG TRONG ĐỜI SỐNG ............................................... 4 2.3 LỊCH SỬ HỆ ĐIỀU HÀNH ANDROID ..................................................... 8 2.4 KHÁI NIỆM VỀ MẠNG WIFI.................................................................. 10 2.5 CƠ SỞ DỮ LIỆUGOOGLE FIREBASE VÀ ỨNG DỤNG...................... 14 2.6 CÔNG NGHỆ RFID VÀ ỨNG DỤNG TRONG ĐỜI SỐNG .................. 18 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ. .................................................... 25 3.1 GIỚI THIỆU ............................................................................................... 25 3.1.1 Thực trạng nhu cầu ........................................................................... 25 3.1.2 Bài toán đặt ra ................................................................................... 25 3.2 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ ..................................................................... 25 vi
3.2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống............................................................. 26 3.2.2 App điều khiển .................................................................................. 27 3.2.3 Board điều khiển ............................................................................... 32 CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG. ........................................................... 50 4.1 GIỚI THIỆU ............................................................................................... 50 4.2 THI CÔNG HỆ THỐNG ............................................................................ 50 4.2.1 Board điều khiển ............................................................................... 50 4.2.2 App điều khiển .................................................................................. 66 4.3 VIẾT TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG, THAO TÁC ....................... 79 4.3.1 App Android ..................................................................................... 79 4.3.2 Web-server ........................................................................................ 84 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ-NHẬN XÉT-ĐÁNH GIÁ. ....................................... 87 5.1 GIỚI THIỆU ............................................................................................... 87 5.2 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC ............................................................................. 87 5.3 NHẬN XÉT – ĐÁNH GIÁ ........................................................................ 90 5.4.1 Nhận xét ............................................................................................ 90 5.4.2 Đánh giá ............................................................................................ 91 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ................................. 92 6.1 KẾT LUẬN ................................................................................................ 92 6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ............................................................................. 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................. 93 PHỤ LỤC............................................................................................................. 94 vii
LIỆT KÊ HÌNH VẼ Hình Trang Hình 2.1: Smart home .......................................................................................... 6 Hình 2.2: Thiết bị đeo thông minh ....................................................................... 6 Hình 2.3: Smart city ............................................................................................. 7 Hình 2.4: IoT trong nông nghiệp.......................................................................... 8 Hình 2.5: Quá trình phát triển của Android ......................................................... 10 Hình 2.6: Biểu tượng sóng WIFI ......................................................................... 11 Hình 2.7: Hệ thống các thiết bị kết nối với WIFI ................................................ 11 Hình 2.8: Biểu tượng của Google Firebase .......................................................... 15 Hình 2.9: Các ứng dụng của Firebase .................................................................. 16 Hình 2.10: Thiết bị IFF và thiết bị RFID hiện đại ngày nay ................................ 20 Hình 2.11: Sơ đồ khối của một hệ thống RFID ................................................... 21 Hình 2.12: Hoạt động giữa tag và reader RFID ................................................... 22 Hình 3.1: Sơ đồ khối của hệ thống ....................................................................... 26 Hình 3.2: Thiết kế giao diện màn hình chính App Android ................................ 28 Hình 3.3: Thiết kế giao diện điều khiển đèn ........................................................ 29 Hình 3.4: Thiết kế giao diện điều khiển quạt ....................................................... 30 Hình 3.5: Thiết kế giao diện điều khiển Điều hòa, TV và loa ............................. 31 Hình 3.6: Giao diện thiết kế web-server .............................................................. 32 Hình 3.7: Sơ đồ nguyên lý ESP8266 ................................................................... 34 Hình 3.8: Sơ đồ chân NodeMCU ......................................................................... 36 Hình 3.9: Sơ đồ chân Arduino Mega 2560 .......................................................... 39 Hình 3.10: Module DS1307 ................................................................................. 42 Hình 3.11: Cấu tạo của DS1307 ........................................................................... 43 Hình 3.12: Module 8 Relay .................................................................................. 44 Hình 3.13: Sơ đồ chân module RFID RC522 ...................................................... 45 Hình 3.14: Sơ đồ chân LCD 16x2 ........................................................................ 46 viii
Hình 3.15: Sơ đồ chân module I2C LCD ............................................................. 48 Hình 3.16: Sơ đồ khối toàn mạch ......................................................................... 49 Hình 4.1: Sơ đồ mạch in....................................................................................... 51 Hình 4.2: Mạch điều khiển thực tế hoàn chỉnh .................................................... 53 Hình 4.3: Cửa sổ làm việc của Arduino IDE ....................................................... 54 Hình 4.4: Thêm thư viện cho Arduino IDE ......................................................... 56 Hình 4.5: Cửa số Library Manager ...................................................................... 56 Hình 4.6: Lưu đồ một chương trình trong Arduino IDE ...................................... 57 Hình 4.7: Project setting trong firebase .............................................................. 58 Hình 4.8: Database secrets trong firebase ............................................................ 58 Hình 4.9: Code Dabase secrets............................................................................. 59 Hình 4.10: Realtime Database trong firebase ...................................................... 59 Hình 4.11: URL firebase ...................................................................................... 60 Hình 4.12: Lưu đồ module wifi............................................................................ 61 Hình 4.13: Lưu đồ đọc thời gian thực và hiển thị ................................................ 64 Hình 4.14: Lưu đồ đọc thẻ RFID ......................................................................... 66 Hình 4.15: Biểu tượng phần mềm Atom .............................................................. 67 Hình 4.16: Giao diện phần mềm Atom ................................................................ 67 Hình 4.17: Download phần mềm Atom ............................................................... 68 Hình 4.18: Giao diện sau khi cài đặt .................................................................... 69 Hình 4.19: Setting trên Atom ............................................................................... 69 Hình 4.20: Atom live server ................................................................................. 70 Hình 4.21: Cửa sổ trình duyệt web-server ........................................................... 70 Hình 4.22: Cấu trúc một web-server .................................................................... 71 Hình 4.23: Cấu trúc cơ bản của HTML ............................................................... 72 Hình 4.24: Chọn Start New Project ..................................................................... 75 Hình 4.25: Thiết kế giao diện App ....................................................................... 75 Hình 4.26: Lập trình cho App .............................................................................. 76 Hình 4.27: Biên dịch cho chương trình ................................................................ 76 Hình 4.28: Giao diện trang web Firebase ............................................................ 77 Hình 4.29:Cửa số khởi tạo Project ....................................................................... 77 Hình 4.30: Create database .................................................................................. 78 Hình 4.31: Chọn Security Rules cho Realtime Database..................................... 78 ix
Hình 4.32: Giao diện làm việc database .............................................................. 79 Hình 4.33: Giao diện màn hình chính App SmartRoom ...................................... 80 Hình 4.34: Bảng giao diện điều khiển đèn ........................................................... 81 Hình 4.35: Bảng giao diện điều khiển điều hòa, TV hoặc loa ............................. 82 Hình 4.36: Bảng giao diện điều khiển quạt .......................................................... 83 Hình 4.37: Giao diện của thiết bị thay đổi theo trạng thái ................................... 84 Hình 4.38: Start atom-live-server ......................................................................... 85 Hình 4.39: Giao diện web-server ......................................................................... 85 Hình 4.40: Bảng điều khiển thiết bị trên web-server ........................................... 86 Hình 5.1: Giao diện App Android trên điện thoại................................................ 87 Hình 5.2: Giao diện điều khiển thiết bị App Android .......................................... 88 Hình 5.3: Firebase cập nhật dữ liệu qua App Android ........................................ 89 Hình 5.4: Giao diện web-server ........................................................................... 89 Hình 5.5: Giao diện điều khiển thiết bị trên web-server ...................................... 90 Hình 5.6: Firebase cập nhật dữ liệu qua web-server ............................................ 90 x
LIỆT KÊ BẢNG Bảng Trang Bảng 2.1:Bảng thống kê công suất điện các thiết bị trong phòng học ................. 4 Bảng 3.1: So sánh giữa các loại bộ nhớ ............................................................... 41 Bảng 3.2: Dòng và áp của các linh kiện sử dụng trong hệ thống ......................... 48 Bảng 4.1: Bảng thống kê linh kiện………………………………………………56 xi
TÓM TẮT Ngày nay, việc ứng dụng công nghệ thông tin vào việc quản lý nhằm góp phần phục vụ và nâng cao chất lượng cuộc sống con người ngày càng được chú trọng nhiều hơn. Từ đó, việc ra đời của các ứng dụng cũng như thiết bị thông minh, có kết nối internet nhằm thuận tiện cho việc theo dõi cũng như điều khiển các thiết bị trong nhà cũng phát triển theo. Từ nhu cầu thực tế đó, nhóm chúng em đã quyết định thực hiện đề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÁC THIẾT BỊ TRONG PHÒNG HỌC. Đề tài sử dụng điện thoại thông minh, website có kết nối mạng để điều khiển những thiết bị như đèn, quạt thông qua NodeMCU ESP8266 và Arduino Mega2560 vào mọi thời điểm. Điều khiển bật tắt các thiết bị như đèn, quạt, máy điều hòa và có thể bật thiết. xii
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Chương 1. TỔNG QUAN 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ Cùng với sự phát triển của xã hội, ngày nay nhu cầu của con người ngày càng tăng cao từ đó kéo theo sự phát triển của các lĩnh vực nhằm phục vụ nhu cầu con người như điện tử, công nghệ thông tin, y tế …. Sự phát triển mạnh của các lĩnh vực này đã góp phần to lớn giải quyết nhu cầu sống của con người và biến những điều tưởng chừng không thể ở thế kỷ trước như điều khiển, giám sát thiết bị trong nhà trở thành hiện thực. Không nằm ngoài xu thế đó, hiện nay để hội nhập quốc tế thì các trường học cũng đang đẩy mạnh việc ứng dụng công nghệ thông tin vào việc quản lý cơ sở vật chất cũng như quản lý nhằm nâng cao chất lượng cũng như tiết kiệm chi phí vận hành. Ngoài ra, mạng lưới Internet đã phát triển mạnh và có độ phủ sóng rộng lớn, cùng với đó thì các mạng điện thoại cũng đã phát triển các công nghệ mới nhằm phục vụ cho xu thế IoT cho nên việc phát triển các hệ thống điều khiển và giám sát các thiết bị trong phòng học đang được chú trọng. Từ thực tế đó, trên cơ sở nhu cầu ngày càng cao của việc có các hệ thống điều khiển cũng như giám sát các thiết bị trong phòng học thì nhóm chúng em đã quyết định thực hiện đề tài: “THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THÔNG MINH CÁC THIẾT BỊ TRONG PHÒNG HỌC.” 1.2 MỤC TIÊU Nhóm sẽ thiết kế và thi công mô hình điều khiển các thiết bị điện trong phòng học như đèn, quạt, … qua app thiết kế trên điện thoại có kết nối wifi, ngoài ra còn điều khiển trên web. Các tín hiệu được gửi lên Firebase làm nơi lưu trữ dữ liệu và giao tiếp với Arduino Mega2560 thông qua NodeMCU ESP8266 để điều khiển và có hiển thị thời gian trên LCD cũng như tùy chỉnh bật, tắt thiết bị thông qua thẻ từ. 1.3 NỘi DUNG NGHIÊN CỨU  NỘI DUNG 1: Nghiên cứu tổng quang về Arduino, ngôn ngữ lập trình C++, UART. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN  NỘI DUNG 2: Nghiên cứu về Arduino Mega2560, NodeMCU ESP8266, Firebase, LCD 16x2.  NỘI DUNG 3: Viết chương trình điều khiển cho Arduino Mega, NodeMCU ESP8266.  NỘI DUNG 4: Lập trình app điều khiển qua wifi trên Android.  NỘI DUNG 5: Thiết kế mô hình và lắp ráp các khối điều khiển.  NỘI DUNG 6: Chạy thử nghiệm hệ thống.  NỘI DUNG 7: Chỉnh sửa các lỗi phát sinh.  NỘI DUNG 8: Viết báo cáo.  NỘI DUNG 9: Báo cáo đề tài tốt nghiệp. 1.4 GIỚI HẠN  Sử dụng Arduino Mega2560 để điều khiển các thiết bị thông qua module relay và giao tiếp với các module RFID, DS1307 và LCD.  Thiết kế mô hình giới hạn 12 thiết bị.  Giao tiếp giữa Arduino Mega, NodeMCU ESP8266, Firebase. 1.5 BỐ CỤC  Chương 1: Tổng Quan Chương này trình bày đặt vấn đề dẫn nhập lý do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung nghiên cứu, các giới hạn thông số và bố cục đồ án.  Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết Chương này giới thiệu các lý thuyết liên quan, các linh kiện, phần cứng sử dụng trong thiết kế.  Chương 3: Thiết Kế và Tính Toán Chương này tính toán thiết kế hệ thống, thiết kế sơ đồ khối, chức năng từng khối và nguyên lý hoạt động từng khối. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN  Chương 4: Thi Công Hệ Thống Chương này thi công hệ thống, lắp ráp và kiểm tra.  Chương 5: Kết Quả, Nhận Xét và Đánh Giá Chương này nêu kết quả đạt được, nhận xét đánh giá hệ thống.  Chương 6: Kết Luận và Hướng Phát Triển Chương này trình bày những gì đã đạt được và chưa đạt được so với mục tiêu đề ra ban đầu, nêu hướng phát triển. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 3
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 VẤN ĐỀ TIẾT KIỆM ĐIỆN CÁC THIẾT BỊ DÂN DỤNG Việc tiết kiệm điện trong đời sống ngày nay ngày càng quan trọng đối với chúng ta. Đối với học sinh, sinh viên trong trường học ngày nay do lười biếng hoặc hay quên nên các bạn thường xuyên không tắt các thiết bị điện trong phòng học sau khi đi ra. Điều này gây nên một sự lãng phí rất lớn. Bảng 2.1: Bảng thống kê công suất điện các thiết bị trong phòng học STT Tên thiết bị điện dân dụng Công suất điện: P(W) 1 Đèn tuýp LED 36 2 TV LCD 32 inches 80 3 Quạt trần 80 4 Điều hòa 2HP 1500 5 Loa 60 Bảng thống kê ở trên cho chúng ta thấy công suất điện của các thiết bị qua từng giờ.Các thiết bị trong phòng học sử dụng rất nhiều điện và nếu như được bật trong nhiều giờ liền và không sử dụng sẽ là một tổn thất lớn về tài chính cho nhà trường mà chúng ta học tập. Từ yêu cầu thực tế đó, hiện nay Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật đã áp dụng hệ thống thẻ từ điều khiển tích hợp vào thẻ giáo viên để điều khiển các thiết bị. Mỗi khi đến lớp giáo viên chỉ cần cắm thẻ đã được trường cấp vào khay cắm thẻ để có thể mở các thiết bị điện từ đó hạn chế việc sinh viên sử dụng lãng phí điện năng cũng như góp phần tiết kiệm và sử dụng hợp lí năng lượng. 2.2 IOT VÀ ỨNG DỤNG TRONG ĐỜI SỐNG Internet of Things (IoT) còn được gọi là Mạng lưới thiết bị kết nối Internet hay Internet kết nối vạn vật. Trong đó toàn bộ vật dụng được tích hợp các bộ phận điện tử, phần mềm, cảm biến để trở nên thông minh hơn. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 4
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Đây là một hệ thống phức tạp vì nó bao gồm một lượng lớn các kết nối giữa các thiết bị máy móc với nhau. Dự đoán đến cuối năm 2020 của một công ty nghiên cứu và tư vấn công nghệ Gartner, Inc sẽ có gần 30 tỷ thiết bị, vật dụng trên thế giới được kết nối với nhau. Để thấy được sự phát triển của lĩnh vực này, họ cũng đưa ra số liệu vào năm 1984, khi mà Cisco mới thành lập mới chỉ có khoảng 1.000 thiết bị được kết nối mạng toàn cầu, đến năm 2010, con số này đã lên mức 10 tỷ. Intel, đơn vị mới tham gia vào thị trường sản xuất chip cho các thiết bị thông minh phục vụ IoT cũng đã thu về hơn 2 tỷ USD trong năm 2014 từ lĩnh vực này, tăng trưởng 19% so với năm 2013. Và không thể không kể tới một thương hiệu Việt Nam là Bkav cũng đã đạt được những thành tựu đáng ghi nhận về Internet of Things. Hệ thống nhà thông minh SmartHome của Bkav là một tổ hợp các thiết bị thông minh trong 1 ngôi nhà, đều được kết nối Internet và có thể tự động điều chỉnh cũng như điều khiển qua smartphone. Bên cạnh đó, các ông lớn như Google, Apple, Samsung, Microsoft cũng không hề giấu diếm ý định xâm nhập thị trường này, hứa hẹn một cuộc cạnh tranh mạnh mẽ trong thời gian tới đây, đưa kỷ nguyên IoT đến sớm hơn với mọi người. Một vài ứng dụng trong đời sống: - Smart home: Có thể nói smart home chính là ứng dụng được tìm kiếm nhiều nhất trên thế giới hiện nay. Vậy như thế nào được hiểu là một ngôi nhà thông minh? Bạn sẽ có thể bật điều hòa, bình nóng lạnh trước khi về nhà hay thậm chí tắt đèn ngay khi bạn không có nhà, bạn có thể mở cửa cho bạn bè vào nhà trong khi bạn vẫn còn ở cơ quan hay trường học. Các công ty đang xây dựng và sản xuất hàng loạt các sản phẩm để làm cho cuộc sống con người đơn giản và thuận tiện hơn. Smart home chính là bậc thang mang tính cách mạng của quá trình phát triển xu hướng IoT. Sự xuất hiện của smart home được dự đoán sẽ trở nên phổ biến như smart phone hiện nay. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 5
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.1: Smart home - Các thiết bị đeo thông minh: Hiện nay ở nhiều nước đã xuất hiện các thiết bị đeo trên người với những tính năng vô cùng thông minh như: tai nghe, các loại kính, ba lô, vòng tay siêu thông minh,… Những thiết bị này dần bùng nổ tại các thị trường trên toàn thế giới. Google và Samsung là những công ty lớn có những khoản đầu tư khổng lồ cho việc tạo ra các thiết bị như vậy. Các thiết bị đeo được cài đặt cảm biến và các phần mềm thu thập dữ liệu, thông tin người dùng. Các thiết bị này bao gồm các yêu cầu về thể chất, sức khỏe và có tính giải trí cao. Điều kiện tiên quyết cho các thiết kế này là công suất cực thấp và kích thước nhỏ gọn, có tính thẩm mỹ cao. Hình 2.2: Thiết bị đeo thông minh BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 6
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT - Smart city: Thành phố thông minh là một ứng dụng của IoT tạo được sự tò mò của đông đảo người dân. Giám sát thông minh, vận chuyển tự động, hệ thống quản lý năng lượng thông minh hơn, phân phối nước, an ninh đô thị và giám sát môi trường tất cả là ví dụ về internet của các ứng dụng cho thành phố thông minh. IoT giúp giải quyết các vấn đề gặp phải tại các thành phố lớn đó là ô nhiễm môi trường, tắc nghẽn giao thông và thiếu năng lượng. Một ví dụ có thể kể đến của các thiết bị được sử dụng truyền thông di động như: thùng rác thông minh, chúng sẽ gửi cảnh báo đến bộ phận vệ sinh môi trường khi cần dọn sạch. Bằng cách cài đặt ứng dụng và dùng các thiết bị thông minh chúng ta hoàn toàn có thể dễ dàng tìm thấy các cây xăng, siêu thị, quán ăn hay thậm chí là những bãi gửi xe miễn phí. Ngoài ra hệ thống điện cũng được bảo vệ bởi các cảm biến sẽ giúp phát hiện nhanh chóng các vấn đề gây nhiễu, trục trặc, hay các vấn đề về lắp đặt. Hình 2.3: Smart city -IoT trong nông nghiệp Với sự gia tăng liên tục của dân số đồng nghĩa với việc nhu cầu sử dụng lương thực tăng lên nhiều lần. Nông dân có thể áp dụng các kỹ thuật mới, công nghệ tiên tiến để tăng sản lượng sản xuất nông nghiệp. Nông nghiệp thông minh có thể nói là lĩnh vực phát triển nhanh nhất với IoT. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 7
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Những thông tin người nông dân thu được giúp họ có những quyết định đầu tư sáng suốt tránh tình trạng “được mùa mất giá, được giá mất mùa” như hiện nay. Cảm biến độ ẩm, chất dinh dưỡng của đất, mức độ hấp thụ nước góp phần quan trọng vào việc kiểm soát sự tăng trưởng của cây trồng giúp người gieo trồng có thể xác định, tùy chỉnh lượng phân bón cần thiết. Hình 2.4: IoT trong nông nghiệp Rõ ràng, Internet of Things có thể thay đổi hoàn toàn cách sống của con người trong tương lai. Khi mọi thứ đã được “Internet hóa”, người dùng hoàn toàn có thể điều khiển chúng từ bất cứ đâu, chỉ cần một chiếc điện thoại có kết nối Internet. Sở hữu những thành tựu trong lĩnh vực này nghĩa là bạn đang nắm giữ trong tay chìa khóa thành công của mọi thời đại. Internet of Things chính là xu hướng của tương lai. Nhìn thấy sự phát triển của IoT và nhằm giải quyết nhu cầu tiết kiệm điện trong phòng học nên nhóm chúng em đã chọn đề tài “ Thiết kế và thi công hệ thống điều khiển thông minh các thiết bị trong phòng học”. 2.3 LỊCH SỬ HỆ ĐIỀU HÀNH ANDROID Android là một hệ điều hành dựa trên nền tảng Linux được thiết kế dành cho các thiết bị di động có màn hình cảm ứng như điện thoại thông minh và máy tính bảng. Ban đầu, Android được phát triển bởi Tổng công ty Android, với sự hỗ trợ tài chính từ Google và sau này được chính Google mua lại vào năm 2005. Android ra mắt vào năm 2007 cùng với tuyên bố thành lập Liên minh thiết bị cầm tay mở, một BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 8