Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế và thi công mô hình khóa điện tử có giám sát từ xa sử dụng GSM và RFID

Chia sẻ: Xylitol Extra | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:74

Thêm vào BST

Báo xấu

164
lượt xem 34
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đồ án tốt nghiệp thực hiện lần lượt các nội dung: Tìm hiểu Arduino, module sim900, module RFID, cảm biến chuyển động, phím ma trận 4x4. Thiết kế, tính toán, thi công mạch giao tiếp module sim với Arduino. Thiết kế, tính toán, thi công mạch giao tiếp cảm biến chuyển động với Arduino. Thiết kế, tính toán, thi công mạch giao tiếp cảm biến chuyển động với Arduino. Thiết kế, tính toán, thi công mạch giao tiếp module RFID với Arduino. Thiết chương trình điều khiển mô hình. Thiết kế nguồn cung cấp cho mô hình. Chạy thửnghiệm mô hình... Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế và thi công mô hình khóa điện tử có giám sát từ xa sử dụng GSM và RFID

TRƢỜNG 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 05 tháng 07 năm 2019 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Thành Dương MSSV: 14141051 Trần Vỉnh Sơn MSSV: 14141266 Chuyên ngành: Điện tử công nghiệp Mã ngành: 141 Hệ đào tạo: Đại học chính quy Mã hệ: 1 Khóa: 2014 Lớp: 14141DT3 I. TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH KHÓA ĐIỆN TỬ CÓ GIÁM SÁT TỪ XA SỬ DỤNG GSM VÀ RFID II. NHIỆM VỤ 1. Các số liệu ban đầu: - Pham Minh Tuan, ebook :Internet Of Things(IoT): cho người mới bắt đầu, 2017 (https://iotmakervn.github.io/iot-starter-book/). - Nguyễn Ngọc Lực, “Thiết kế , thi công mô hình hệ thông điều khiển điện và giám sát nhà” , đồ án tốt nghiệp , trường ĐHSPKT Tp HCM, 2018. - Phạm Hưng Thịnh, “Thiết kế, thi công hệ thống điều khiển và giám sát thiết bị nhà có hỗ trờ Google Assistant”, đồ án tốt nghiệp, trường ĐHSPKT TpHCM, 2018. - Hướng dẫn sử dụng Module sim900-MLAB (http://mlab.vn/huong-dan-su- dung-module-sim900.html). - Nguyen Dinh Phu, Truong Ngoc Anh, giáo trình vi xử lý , Xuất bản ĐH Quốc Gia, Tp.HCM, 2013. - Hướng dẫn sử dụng Module cảm biến chuyển động HC - SR501-MLAB (http://mlab.vn/18496-huong-dan-su-dung-module-cam-bien-chuyen-dong-hc- sr501.html). i
- Lập trình và sử dụng module đọc thẻ RFID-RC522 – Arduino.vn (http://arduino.vn/bai-viet/833-lap-trinh-va-su-dung-modul-doc-rfid-rc522) 2. Nội dung thực hiện: - Tìm hiểu Arduino, module sim900, module RFID, cảm biến chuyển động, phím ma trận 4x4. - Thiết kế, tính toán, thi công mạch giao tiếp module sim với Arduino. - Thiết kế, tính toán, thi công mạch giao tiếp cảm biến chuyển động với Arduino. - Thiết kế, tính toán, thi công mạch giao tiếp cảm biến chuyển động với Arduino. - Thiết kế, tính toán, thi công mạch giao tiếp module RFID với Arduino. - Viết chương trình điều khiển mô hình. - Thiết kế nguồn cung cấp cho mô hình. - Chạy thử nghiệm mô hình. - Viết báo cáo. - Báo cáo cáo đề tài tốt nghiệp. III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 19/02/2019 IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 05/07/2019 V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƢỚNG DẪN: PGS.TS Nguyễn Thanh Hải CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM. ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – YSINH ii
TRƢỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÖC BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH ----o0o---- Tp. HCM, ngày 4 tháng 1 năm 2019 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Trần Vỉnh Sơn Lớp: 14141DT3B MSSV: 14141266 Họ tên sinh viên: Nguyễn Thành Dƣơng Lớp: 14141DT3A MSSV: 14141051 Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH KHÓA ĐIỆN TỬ CÓ GIÁM SÁT TỪ XA SỬ DỤNG GSM VÀ RFID Xác nhận Tuần/ngày Nội dung GVHD Tuần 1 (18/02 - 24/02) Gặp gỡ GVHD và trao đổi về đề tài tốt nghiệp. Tuần 2 (25/02 - 03/03) Tìm hiểu các đề tài nghiên cứu có liên quan. Gặp và báo cáo với GVHD về đề tài sẽ thực hiện. Tuần 3 (04/03 - 10/03) Tìm hiểu về các linh kiện sẽ sử dụng Tìm hiểu về giao tiếp giữa module Sim với Arduino. Tuần 4 (11/03 - 17/03) Vẽ sơ đồ khối và nội dung từng khối. Thiết kế và lập trình cho Arduino và module Sim Tuần 5 (18/03 - 24/03) Báo cáo tiến độ với GVHD. Hoàn thành cơ sở lý thuyết, thiết kế nguyên lý từng khối. Tuần 6 (25/03 - 31/03) Hoàn thành giao tiếp (gửi sms) giữa module Sim và Arrduino. Tìm hiểu giao tiếp Arduino và phím ma trận. Tuần 7 (01/04 - 07/04) Viết code cho phím ma trận và Arduino. iii
Báo cáo tiến độ cho GVHD. Tuần 8 (08/04 - 14/04) Viết báo cáo thiết kế khối mở khóa dùng phím ma trận. Tìm hiểu và giao tiếp giữa RFID và Arduino Hoàn thành giao tiếp phím ma trận và viết code Tuần 9 (15/04 - 21/04) RFID. Viết báo cáo. Báo cáo tiến độ cho GVHD. Tuần 10 (22/04 - Gửi tài liệu, hình ảnh, báo cáo tiến độ 50% 28/04) Viết code cho RFID , ma trận phím và Arduino. Tìm hiểu giao tiếp cảm biến chuyển động PIR, nút Tuần 11 (29/04 - nhấn đơn với Arduino 05/05) Viết code cho PIR, nút nhấn với Arduino. Tuần 12 (06/05 - Tổng hợp code toàn mạch. 12/05) Viết báo cáo. Tuần 13(13/05 - Báo cáo tiến độ với GVHD. 19/05) Chỉnh sửa báo cáo. Kiểm tra và chỉnh sửa toàn mạch Tuần 14,15,16 (20/05 Đi dây, hoàn thành mô hình. – 09/06) Viết nhận xét đánh giá Hoàn thành báo cáo GV HƢỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ và tên) iv
LỜI CAM ĐOAN Chúng em xin cam đoan đề tài này do chúng em thực hiện dựa trên tài liệu trước đó và không sao chép tài liệu hay công trình trước đó. Tp. HCM, ngày 05 tháng 07 năm 2019 Người thực hiện đề tài Trần Vỉnh Sơn Nguyễn Thành Dƣơng v
LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp, chúng em đã nhận được nhiều sự giúp đỡ từ Thầy/Cô người thân và bạn bè. Đặc biệt, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành, sâu sắc tới Thầy PGS.TS Nguyễn Thanh Hải đã hướng dẫn và góp ý tận tình, cũng như chia sẻ nhiều kinh nghiệm quý báu, tạo điều kiện tốt nhất để chúng em hoàn thành tốt đề tài. Chúng em cũng xin cảm ơn các Thầy, Cô khoa Điện Điện tử đã tạo điều kiện tốt nhất để chúng em hoàn thành tốt đề tài. Và xin cảm ơn tất cả bạn bè, người thân đã ủng hộ và giúp đỡ nhiệt tình cho chúng em. Sau cùng, dù có nhiều cố gắng và sự giúp đỡ của mọi người nhưng do thời gian thực hiện chỉ 15 tuần, kinh nghiệm còn hạn chế nên chúng em không tránh được những thiếu sót. Chúng em mong quý Thầy /Cô, người thân, bạn bè cảm thông và chân thành góp ý để chúng em hoàn thiện tốt đề tài hơn. Chúng em xin chân thành cảm ơn! Tp. HCM, ngày 05 tháng 07 năm 2019 Người thực hiện đề tài Trần Vỉnh Sơn Nguyễn Thành Dƣơng vi
MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ................................................................................. i LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ................................................... iii LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................................. v LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................... vi MỤC LỤC ........................................................................................................................ vii LIỆT KÊ HÌNH ẢNH ...................................................................................................... ix LIỆT KÊ BẢNG ................................................................................................................ x TÓM TẮT ......................................................................................................................... xi Chƣơng 1. TỔNG QUAN ................................................................................................. 1 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................... 1 1.2 MỤC TIÊU ....................................................................................................... 2 1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ............................................................................ 2 1.4 GIỚI HẠN ........................................................................................................ 2 1.5 BỐ CỤC ............................................................................................................ 3 Chƣơng 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ..................................................................................... 4 2.1 GIỚI THIỆU VỀ IOTS (INTERNET OF THINGS) ................................... 4 2.2 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG ........................................................................... 4 2.2.1 Module cảm biến chuyển động PIR HC – SR501 ....................................... 4 2.2.2 Phím ma trận 4x4 ........................................................................................ 6 2.2.3 Module Sim900a ......................................................................................... 7 2.2.4 Vi điều khiển ............................................................................................... 8 2.2.5 Công nghệ RFID ......................................................................................... 9 2.3 GIAO TIẾP I2C ........................................................................................... 13 2.4 CHUẨN TRUYỀN THÔNG UART ............................................................ 13 2.5 GIAO TIẾP SPI ............................................................................................. 14 2.6 PHẦN MỀM ARDUINO IDE....................................................................... 15 Chƣơng 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ ...................................................................... 16 3.1 GIỚI THIỆU .................................................................................................. 16 vii
3.2.2 Thiết kế chi tiết .......................................................................................... 18 3.2.3 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch ....................................................................... 28 Chƣơng 4. THI CÔNG MÔ HÌNH ................................................................................ 30 4.1 GIỚI THIỆU .................................................................................................. 30 4.2 THI CÔNG MÔ HÌNH ................................................................................. 30 4.2.1 Danh sách linh kiện ................................................................................... 30 4.2.2 Lắp ráp mô hình ........................................................................................ 31 4.3 LẬP TRÌNH CHO MÔ HÌNH...................................................................... 34 4.3.1 Lưu đồ chương trình .................................................................................. 34 Chƣơng 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ ........................................................ 40 5.1 GIỚI THIỆU .................................................................................................. 40 5.2 KẾT QUẢ ....................................................................................................... 40 5.1.1 Kết quả đạt được ....................................................................................... 40 5.1.2 Kết quả thực nghiệm ................................................................................. 40 5.3 NHẬN XÉT .................................................................................................... 45 5.3.1 Ưu điểm ..................................................................................................... 45 5.3.2 Hạn chế ...................................................................................................... 46 5.4 ĐÁNH GIÁ ..................................................................................................... 46 Chƣơng 6. KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN .................................................. 47 6.1 KẾT LUẬN ..................................................................................................... 47 6.2 HƢỚNG PHÁT TRIỂN ................................................................................ 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................. 48 PHỤ LỤC ......................................................................................................................... 49 viii
LIỆT KÊ HÌNH ẢNH Hình 2.1 Hình dạng của cảm biến PIR HC-SR501. ................................................... 5 Hình 2.2 Hình ảnh nguyên lý hoạt động của cảm biến PIR. ....................................... 5 Hình 2.3 Hình ảnh sơ đồ chân của cảm biến PIR. ...................................................... 6 Hình 2.4 Hình ảnh sơ đồ kết nối của phím ma trận 4x4. ............................................ 7 Hình 2.5 Hình ảnh phim ma trận 4x4.......................................................................... 7 Hình 2.6 Hình ảnh Module SIM900A ........................................................................ 7 Hình 2.7 Hình ảnh Arduino Mega............................................................................... 9 Hình 2.8 Hình ảnh Module RFID RC522. ................................................................ 10 Hình 2.9 Hình ảnh LCD 16x2. .................................................................................. 11 Hình 2.10 Mạch chuyển giao tiếp LCD 16x2. .......................................................... 13 Hình 2.11 Hình ảnh kết nối giữa Master và Slave. ................................................... 15 Hình 2.12 Logo phần mềm IDE ................................................................................ 15 Hình 2.13 Hình ảnh giao diện phần mềm IDE .......................................................... 16 Hình 3.1 Sơ đồ khối của mô hình.............................................................................. 17 Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý của khối điều khiển arduino. ........................................... 19 Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lý của khối giám sát. ........................................................... 20 Hình 3.4 Sơ đồ nguyên lý khối cảm biến. ................................................................. 20 Hình 3.5 Sơ đồ nguyên lý khối báo động.................................................................. 21 Hình 3.6 Sơ đồ nguyên lý khối động cơ và nút nhấn. ............................................... 22 Hình 3.7 Sơ đồ nguyên lý khối mở khóa. ................................................................. 23 Hình 3.8 Sơ đồ nguyên lý mạch mở khóa dùng RFID. ............................................. 24 Hình 3.9 Sơ đồ nguyên lý mạch mở khóa dùng ma trận phím. ................................ 25 Hình 3.10 Sơ đồ nối dây ma trận phím 4x4. ............................................................. 25 Hình 3.11 Sơ đồ nguyên lý khối hiển thị. ................................................................. 26 Hình 3.12 Hình ảnh module hạ áp LM2596. ............................................................ 27 Hình 3.13 Sơ đồ nguyên lý mô hình khóa thông minh. ............................................ 28 Hình 4.1 Hình ảnh mạch xử lý trung tâm.................................................................. 31 Hình 4.2 Hình ảnh mạch giám sát module sim. ........................................................ 31 Hình 4.4 Hình ảnh mạch báo động. .......................................................................... 32 Hình 4.5 Hình ảnh mô hình hoàn thiện. .................................................................... 33 Hình 4.6 Lưu đồ chương trình tổng quát toàn bộ hoạt động..................................... 34 Hình 4.7 Lưu đồ chương trình chính. ........................................................................ 35 Hình 4.8 Lưu đồ chương trình con thêm thẻ, xóa thẻ và đổi pass. ........................... 36 Hình 4.9 Lưu đồ chương trình kiểm tra ngắt của nút nhấn và cánh báo PIR ........... 37 Hình 5.1 Hình ảnh màn hình LCD trạng thái chờ quẹt thẻ. ...................................... 41 Hình 5.2 Hình ảnh LCD khi quẹt thẻ sai................................................................... 41 ix
Hình 5.3 Hình ảnh mạch báo động hoạt động........................................................... 42 Hình 5.4 Hình ảnh module Sim gửi tin nhắn cảnh báo quẹt thẻ sai. ........................ 42 Hình 5.5 Hình ảnh màn hình LCD ở trạng thái quản lý ............................................ 43 Hình 5.6 Hình ảnh LCD khi ở chế độ thêm thẻ ........................................................ 43 Hình 5.7 Hình ảnh LCD khi chọn chế độ xóa thẻ. .................................................... 44 Hình 5.8 Hình ảnh LCD yêu cầu nhập mật khẩu cũ khi chọn chế độ đổi mật khẩu. 44 Hình 5.9 Hình ảnh tin nhắn cảnh báo khi PIR phát hiện có người lạ xâm nhập....... 45 LIỆT KÊ BẢNG Bảng 4.1 Danh sách linh kiện sử dụng……………………………………………..30 x
TÓM TẮT Ngày nay trước sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật, đặc biệt là thành công của cuộc cách mạng kỹ thuật 4.0 làm cho thế giới của chúng ta ngày càng thay đổi, cuộc sống trở nên văn minh và hiện đại hơn. Cùng với sự phát triển đó thì các tệ nạn xảy ra ngày càng tinh vi và khó diều tra được. Trong đó, tệ nạn trộm cấp cũng là vấn đề đáng lo ngại. vì thế,” Thiết kế và thi công mô hình khóa điện tử có giám sát từ xa sử dụng GSM và RFID” đã đưa ra một giải pháp thay thế những hệ thống bảo mật truyền thống. Mô hình sử dụng board Arduino Mega 2560 để làm khối điều khiển trung tâm. Sử dụng công nghệ thẻ từ RFID để mở lớp đầu tiên kết hợp phím ma trận 4x4 để mở khóa. Giám sát ngôi nhà qua GSM để gửi tin nhắn cảnh báo cho người dùng. Mô hình phát hiện chuyển động bằng việc sử dụng cảm biến chuyển động PIR. xi
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN Chƣơng 1. TỔNG QUAN 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày nay với sự phát triển không ngừng của khoa học và công nghệ đã làm cho cuộc sống của con người được tốt hơn và hoàn thiện hơn. Các thiết bị điều khiển thông minh và tự động cũng được phát triển. Trong đó có nhà thông mình với các thiết bị trong nhà hoạt động một cách tự động hoặc bán tự động và việc giám sát điều khiển trở nên thuận lợi, an toàn và an ninh hơn nhờ được điều khiển từ xa.Với sự xuất hiện và phát triển mạnh mẽ của công nghệ IoT [1], việc quản lý căn nhà càng được cải thiện hơn, các thiết bị được kết nối với nhau thông qua wifi, bluetooth, mạng viễn thông và được điều khiển bởi người dùng trên các thiết bị như smart phone, máy tính bảng ở bất kỳ đâu. Hiện nay có rất nhiều đề tài nghiên cứu về nhà thông minh như đồ án tốt nghiệp của Nguyễn Ngọc Lực về đề tài “Thiết kế, thi công mô hình hệ thông điều khiển điện và giám sát nhà” dùng board Arduino Mega 2560 làm bộ điều khiển trung tâm kết hợp module ESP8266 Node MCU và module sim900A thông qua App Android và Web server để điều khiển và giám sát các thiết bị trong nhà như đo nhiệt độ, độ ẩm, báo động rò rỉ khí ga, khi có người đột nhập thì báo động và gửi tin nhắn đến người sử dụng, hệ thống còn nhận biết khi mất điện thì tự động chuyển sang nguồn dự phòng (acquy) và gửi tin nhắn cho người sử dụng [2]. Tác giả Phạm Hưng Thịnh với đề tài “ Thiết kế, thi công hệ thống điều khiển và giám sát thiết bị nhà có hỗ trờ Google Assistant”. Hệ thống này sử dụng board Arduino, module wifi ESP8266 Node MCU, cảm biến nhiệt độ, khí gas, chuyển động. Người dùng có thể giám sát bằng smartphone hệ đều hành android truy cập Web bất kỳ nơi nào có wifi hoặc internet. Có thể giám sát hệ thống từ xa, hiển thị nhiệt độ, báo động khi rò rỉ khí gas hoặc có trộm đột nhập [3]. Bên cạnh sự phát triển của đời sống con người thì các tệ nạn xã hội xảy ra ngày càng nhiều với hình thức ngày càng tinh vi hơn, trong đó có nạn trộm cắp tài sản. Các biện pháp bảo bệ truyền thống không thể đáp ứng yêu cầu bảo vệ an toàn cho tài BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN sản. Vì thế, yêu cầu có một thiết bị thông minh hơn giúp bảo vệ tài sản được an toàn hơn. Từ các thực tiễn trên, nhóm em quyết định lựa chọn đề tài “Thiết kế và thi công mô hình khóa điện tử có giám sát từ xa sử dụng GSM và RFID” để góp phần hạn chế tối đa mất mát tài sản. Hệ thống sử dụng bộ điều khiển trung tâm là board Arduino giao tiếp với module sim900A [4], phím ma trận 4x4 [5], cảm biến chuyển động HC-SR501 [6], module RFID RC522 [7]. 1.2 MỤC TIÊU Thiết kế và thi công mô hình điều khiển và giám sát khóa chống trộm thông minh. Có thể giám sát từ xa qua mạng viễn thông (tin nhắn) và điều khiển trực tiếp từ ma trận phím 4x4, thẻ RFID. 1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU - Tìm hiểu Arduino, module sim900, module RFID, cảm biến chuyển động, phím ma trận 4x4. - Thiết kế, tính toán, thi công mạch giao tiếp module sim với Arduino. - Thiết kế, tính toán, thi công mạch giao tiếp cảm biến chuyển động với Arduino. - Thiết kế, tính toán, thi công mạch giao tiếp cảm biến chuyển động với Arduino. - Thiết kế, tính toán, thi công mạch giao tiếp module RFID với Arduino. - Viết chương trình điều khiển mô hình. - Thiết kế nguồn cung cấp cho mô hình. - Chạy thử nghiệm mô hình. - Viết báo cáo. - Báo cáo cáo đề tài tốt nghiệp. 1.4 GIỚI HẠN - Mô hình không áp dụng cho nhà ở thực tế. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 2
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN - Mô hình sử dụng mạng viễn thông (SMS) để giám sát. Trên thực tế thì có thể sử dụng nhiều loại sóng để giám sát như: bluetooth, wifi. - Mô hình dùng cảm biến chuyển động HC-SR501, khoảng cách phát hiện tối đa 5m. - Dùng chuông buzzer cảnh báo khi có người đột nhập. 1.5 BỐ CỤC Chƣơng 1: Tổng quan. Chương này trình bày đặt vấn đề dẫn nhập lý do chọn đề tài, mục tiêu, nôi dung nghiên cứu, các giới hạn thông số và bố cục đồ án. Chƣơng 2: Cơ sở lý thuyết. Chương này trình bày khái quát về công nghệ IOT, giới thiệu các module, linh kiện sử dụng cho thiết kế mô hình (Arduino, module RFID, module Sim900, cảm biến chuyển động PIR, ma trận phím), kiến thức cơ bản và các phần mềm liên quan để hỗ trợ cho lập trình điều khiển mô hình. Chƣơng 3: Tính toán và thiết kế. Đưa ra sơ đồ khối, tính toán và thiết kế khối nguồn, khối điều khiển trung tâm, khối cảm biến, khối báo động, khối động cơ và nút nhấn, khối mở khóa, khối giám sát, khối hiển thị. Chƣơng 4: Thi công hệ thống Thiết kế lưu đồ giải thuật, viết chương trình, thi công mô hình. Chƣơng 5: Kết quả, nhận xét và đánh giá Đưa ra kết quả, hình ảnh mô hình, nhận xét ưu - nhược điểm và đánh giá về mô hình. Chƣơng 6: Kết luận và hƣớng phát triển Đưa ra Kết luận đề tài sau thời gian thực hiện, và hướng phát triển của mô hình. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 3
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN Chƣơng 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 GIỚI THIỆU VỀ IOTS (INTERNET OF THINGS) Internet of Things (IoTs) là mạng lưới mọi thứ đều được kết nối với Internet hay là các thiết bị kết nối với nhau trong một mạng Internet duy nhất. Trong đó, các thiết bị, đồ vật có khả năng kết nối, thu thập, trao đổi thông tin, dữ liệu với nhau qua mạng bằng smartphone, máy tính bảng, máy tính nhờ được nhúng với các vi mạch điện tử, cảm biến, phần mềm. Ứng dụng của IoTs rất đa dạng, trong nhiều lĩnh vực khác nhau: - Trong đời sống: Giám sát thông minh, nhà thông minh, vận chuyển tự động, quản lý điện năng, cung cấp nước, bảo vệ thông minh, quản lý môi trường. - Trong y tế: Theo dõi sức khỏe như nhịp tim, huyết áp, phát hiện các tế bào ung thư, chế tạo các bộ phận nhân tạo trong cơ thể. - Trong công nghiệp: Giám sát sản xuất bằng các cảm biến và dây chuyền tự động, thu thập dự liệu của máy móc quản lý, điều khiển qua web hay ứng dụng điện thoại. 2.2 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG 2.2.1 Module cảm biến chuyển động PIR HC – SR501 Cảm biến chuyển động HC-SR501 là cảm biến có khả năng nhận biết được một vật di chuyển thông qua các tia hồng ngoại phát ra từ vật thể trong vùng mà cảm biến hoạt động. Module cảm biến có thể điều chỉnh được độ nhạy nhờ 2 biến trở là Sx biến trở điều chỉnh độ nhạy của cảm biến, Tx biến trở điều chỉnh thời gian đóng của cảm biến, giúp cho cảm biến hoạt động phù hợp với những yêu cầu của người dùng. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 4
CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.1 Hình dạng của cảm biến PIR HC-SR501. Hình 2.2 Hình ảnh nguyên lý hoạt động của cảm biến PIR. Các cảm biến PIR luôn có 2 sensor như hình 2.2. Chắn trước mắt sensor là một lăng kính (thường làm bằng plastic), chế tạo theo kiểu lăng kính fresnel. Lăng kính fresnel này có tác dụng chặn lại và phân thành nhiều vùng (zone) cho phép tia hồng ngoại đi vào mắt sensor. 2 đơn vị của mắt sensor có tác dụng phân thành 2 điện cực. Một cái là điện cực dương (+) và cái kia là âm (-). Khi 2 đơn vị này được tuần tự kích hoạt (cái này xong rồi mới đến cái kia) thì sẽ sinh ra một xung điện, xung điện này kích hoạt sensor. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 5
CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.3 Hình ảnh sơ đồ chân của cảm biến PIR. Thông số kỹ thuật: - Sử dụng điện áp: 4.5V - 20V DC - Điện áp đầu ra: 0V - 3.3V DC - Có 2 chế độ hoạt động: (L) không lặp lại kích hoạt (H) lặp lại kích hoạt - Thời gian trễ: điều chỉnh trong khoảng 0.5-200S - Góc quét
CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.4 Hình ảnh sơ đồ kết nối của phím ma trận 4x4. Hình 2.5 Hình ảnh phim ma trận 4x4. 2.2.3 Module Sim900a SIM900A là module được thiết kế dưới dạng module chipset, nhỏ gọn, giá thành thấp, hoạt động ổn định. Module SIM900A có các tính năng cơ bản của chiếc điện thoại như gọi, nhắn tin, truy cập GPRS. Hình 2.6 Hình ảnh Module SIM900A Điện áp hoạt động 4.5 – 5V , dòng kích tối thiểu 1A Giao diện: TTL BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 7
CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chức năng các chân: - VCC: Chân cấp nguồn (3-5VDC). - DTR: Chân đầu cuối dữ liệu. - TX: Chân truyền dữ liệu trong điều khiển UART. - RX: Chân nhận dữ liệu trong điều khiển UART. - Speaker: Chân xuất dữ liệu âm thanh. - Microphone: Chân kết nối với mic. - Chân Reset: Reset module sim. - Chân GND: Chân nối mass. 2.2.4 Vi điều khiển 2.2.4.1 Giới thiệu về Arduino Arduino là một board mạch vi xử lý dùng để lập trình xây dựng các ứng dụng tương tác với nhau hoặc với môi trường được thuận lợi hơn. Ưu điểm của Arduino là ngôn ngữ cực kì dễ học (giống C/C++), các ngoại vi trên bo mạch đều đã được chuẩn hóa, nên không cần biết nhiều về điện tử chúng ta cũng có thể lập trình được. Phần cứng bao gồm một board mạch nguồn mở được thiết kế trên nền tảng vi xử lý AVR Atmel 8bit, hoặc ARM Atmel 32-bit. Những Model hiện tại được trang bị gồm 1 cổng giao tiếp USB, 6 chân đầu vào analog, 14 chân I/O kỹ thuật số tương thích với nhiều board mở rộng khác nhau. 2.2.4.2 Arduino Mega BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 8
CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.7 Hình ảnh Arduino Mega. Thông số kỹ thuật: - Chip xử lý: ATmega2560. - Điện áp hoạt động: 5V. - Điện áp đầu vào (giới hạn): 6-20V. - Điện áp đầu vào (khuyến khích): 7-12V. - Số chân Digital I/O: 54(với 15 chân PWM). - Số chân Analog (input) : 16. - Dòng sử dụng I/O Pin : 20mA.. - Dòng sử dụng 3.3V Pin: 50mA - Bộ nhớ Flash: 256KB, 8KB sử dụng cho Bootloader. - SRAM: 2KB: 8KB.. - EEPROM: 4KB. - Xung nhịp: 16 MHz. Nguồn sử dụng: Arduino có thể được cấp nguồn thông qua cổng USB hoặc cấp nguồn ngoài thông qua jack cắm 2.1mm, cũng có thể sử dụng 2 chân Vin và GND để cấp nguồn cho Arduino. Chức năng các chân: - Chân 5V và chân 3.3V: các chân này dùng để lấy nguồn ra tương ứng 5V và 3.3V. - Vin: Cấp nguồn cho Arduino - GND: chân mass - Reset: chân reset 2.2.5 Công nghệ RFID 2.2.5.1 Giới thiệu về RFID Công nghệ RFID (Radio Frequency Identification) là công nghệ nhận dạng đối tượng bằng sóng vô tuyến. Công nghệ này cho phép nhận biết các đối tượng thông qua hệ thống thu phát sóng radio, từ đó có thể giám sát, quản lý từng đối tượng. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 9