ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÔ HÌNH NHÀ THÔNG MINH GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: TH.S PHAN VĂN DƯ LỚP : 55K1 KTĐK TĐH Nghệ An, 05 2019 LỜI CÁM ƠN Sau một thời gian nghiên cứu tìm hiểu đề tài với sự nỗ lực của bản thân cùng với sự giúp đỡ tận tình của quý thầy cô trong nhà trường và các bạn trong lớp chúng em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp “Thiết kế chế tạo mô hình nhà thông minh” với thời gian đúng quy định. Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong nhà trường, các thầy cô trong viện Kĩ thuật công nghệ đã tận tình giúp đỡ chúng em trong suốt những năm qua, thầy cô đã trang bị cho chúng em những kiến thức quý báu nhất để làm hành trang bước vào đời. Và đặc biệt em xin gửi tới các thầy trong bộ môn Kĩ thuật điều khiển tự động hóa lời cảm ơn chân thành nhất, các thầy đã và đang ngày đêm miệt mài nghiên cứu, lao động để truyền đạt cho chúng em những kiến thức vô cùng quý báu. Các thầy đã tạo cho chúng em những điều kiện tốt nhất để chúng em được học tập, được sử dụng thiết bị bộ môn để hoàn thành đồ án nhanh nhất. Em xin chân thành cảm ơn thầy Phan Văn Dư đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ chúng em trong suốt quá trình thực hiện đồ án để chúng em hoàn thành được đồ án với đúng quy định. Xin cảm ơn tập thể các bạn lớp K55 KTĐKTDH đã đóng góp những ý kiến quý báu cho đồ án. Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn và xin gửi tới quý thầy cô trong nhà trường, các bạn bè người thân đã giúp đỡ em trong suốt thời gian qua lời chúc tốt đẹp nhất Nghệ An, tháng 5 năm 2019 Sinh viên thực hiện NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Vinh, ngày tháng năm 2019 Giáo viên hướng dẫn (Ký tên và ghi rõ họ tên) NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Vinh, ngày tháng năm 2019 Giáo viên hướng dẫn (Ký tên và ghi rõ họ tên) MỤC LỤC LỜI CÁM ƠN 2 MỤC LỤC 1 LỜI NÓI ĐẦU 3 1. Lý do chọn đề tài 3 2. Mục tiêu nghiên cứu 3 3. Đối tượng nghiên cứu 3 4. Phương pháp nghiên cứu 3 5. Kết cấu của đề tài 4 CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU 5 1.1. Một số nghiên cứu liên quan đến đề tài 5 1.1.1 Các đề tài nghiên cứu ngoài nước 5 1.1.2. Các đề tài liên quan trong nước 6 1.2. Tổng quan về IOT 6 1.2.1. Internet of things (IoT) 6 1.2.2. Cấu tạo cơ bản của hệ thống IoTs 7 1.3. Các linh kiện sử dụng trong đề tài 8 1.3.1. Module ardunio wifi esp8266 wemos D1 8 1.3.2. Phần mềm Blynk: 9 1.3.3. Lập trình cho Module ardunio wifi esp8266 wemos D1 9 1.3.4. Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm DHT11 10 1.3.5. Cảm biến khí gas 11 1.3.6. Module LCD I2C chuyển đổi LCD 16x2 12 1.3.7. Màn hình LCD 16x2 13 1.3.8. Module Relay 4 kênh 13 1.4. Giới thiệu về chuẩn WIFI 15 1.4.1. Tổng quan 15 1.4.2. Hoạt động 15 1.4.3. Sóng WIFI 15 CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ HỆ THỐNG 16 2.1. Yêu cầu thiết kế 16 2.2. Các bước thực hiện 19 2.2.1. Đối với hệ điều hành android 20 2.2.2. Đối với hệ điều hành IOS 21 2.2.3. Các module đều kết nối 24 2.3. Chức năng của các phần trên ứng dụng blynk 25 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ 27 3.1. Quá trình thực nghiệm 27 3.1.1. Quá trình thực nghiệm kết nối 27 3.1.2. Kiểm tra hoạt động 27 3.2. Đánh giá thực nghiệm 29 3.2.1. Đánh giá hoạt động 29 3.2.2. Ưu điểm 29 3.2.3. Nhược điểm 29 PHỤ LỤC LỜI NÓI ĐẦU 1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Ngày nay, với sự phát triển không ngừng của khoa học kĩ thuật, đặc biệt là sự ra đời của xu hướng công nghệ IOTs (Internet of Things) mọi vật đều có thể kết nối với nhau qua Internet, người dùng có thể kiểm soát đồ vật của mình qua một thiết bị thông minh như laptop, tablet hay smatphone, nhờ đó giúp cuộc sống người dùng trở nên tốt đẹp hơn. Trên thế giới, các sản phẩm ứng dụng công nghệ IOTs phát triển và được sử dụng ở hầu hết ở mọi lĩnh vực như y tế, giáo dục, công nghiệp, nông nghiệp, dân dụng…. Ở Việt Nam, trong những năm gần đây, việc ứng dụng công nghệ IOTs vào các thiết bị, sản phẩm phục vụ đời sống bắt đầu được nghiên cứu và đưa ra sản xuất. Tuy nhiên, giá thành thiết bị khá cao, đáp ứng nhu cầu thực tế còn hạn chế. Trong lĩnh vực dân dụng, cụ thể là giải pháp nhà thông minh, số lượng thiết bị hỗ trợ còn ít và chưa phù hợp với đại đa người sử dụng. Từ những yêu cầu thực tế đó, cùng với sự tìm hiểu về IoTs, nhóm chúng thực hiện quyết định thực hiện đề tài “Thiết kế chế tạo mô hình nhà thông minh” nhằm xây dựng một hệ thống giám sát cảnh báo nhiệt độ độ ẩm điều khiển thiết bị trong nhà đều thông qua công nghệ wifi từ đó giảm tải sức lao động của con người. 2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Tạo ra một sản phẩm giúp cuộc sống hàng ngày dễ dàng và thuận tiện hơn.Có thể điều khiển được các thiết bị điện không giới hạn khoảnh cách chỉ cần một chiếc smartphone có kết nối wifi, 3G, 4G. 3. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Những linh kiện chính được sử dụng trong đề tài này là: module ardunio wifi esp8266 wemos D1, Cảm biến khí gas MQ5, Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm DHT11, Module Relay 2 Kênh 5V10A, 4 Led 5V (Thay thế module Relay khi test hệ thống), LCD 16x2, Điện trở 1K, Breadboard 400 lỗ cắm (Dùng để test hệ thống), Jack đực cái, đực đực 4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Áp dụng những kiến thức đã học tại trường. Tìm hiểu, nghiên cứu các đối tượng chưa biết có trong đề tài. Học hỏi, tham khảo các ý tưởng hay ở xung quanh, bạn bè, youtobe. 5. KẾT CẤU CỦA ĐỀ TÀI Đề tài gồm 3 chương: Chương 1. Giới thiệu Giới thiệu chung về đề tài, khái quát về nghiên cứu mục tiêu của đề tài được nói đến và các đối tượng nghiên cứu liên quan đến đề tài. Trình bày lý thuyết cơ bản của các linh kiện: cấu tạo, chức năng, nguyên lý hoạt động… Chương 2. Thiết kế hệ thống Trình bày nội dung, các bước để thiết kế và tiến hành hoàn thành đề tài. Chương 3. Thực nghiệm và đánh giá Thực nghiệm quá trình hoàn thành mạch và ưu, nhược điểm của hệ thống.
Mục tiêu nghiên cứu
Sản phẩm này mang lại sự tiện lợi cho cuộc sống hàng ngày, cho phép người dùng điều khiển các thiết bị điện từ xa chỉ bằng một chiếc smartphone có kết nối wifi, 3G hoặc 4G.
Phương pháp nghiên cứu
- Áp dụng những kiến thức đã học tại trường.
- Tìm hiểu, nghiên cứu các đối tượng chưa biết có trong đề tài.
- Học hỏi, tham khảo các ý tưởng hay ở xung quanh, bạn bè, youtobe.
Kết cấu của đề tài
GIỚI THIỆU
Một số nghiên cứu liên quan đến đề tài
1.1.1 Các đề tài nghiên cứu ngoài nước
Tại CES 2017, Samsung đã giới thiệu tủ lạnh thông minh Family Hub 2.0, tích hợp công nghệ IoT với màn hình LED 21.5 inch Tủ lạnh này cho phép người dùng kiểm tra hàng hóa qua camera bên trong, tạo danh sách mua sắm và đặt hàng dễ dàng qua ứng dụng MasterCard Ngoài ra, ứng dụng thực đơn hỗ trợ đọc công thức và cung cấp thông tin nấu ăn từ khắp nơi trên thế giới, giúp người dùng thực hiện nhiều việc cùng lúc trong bếp Family Hub 2.0 cũng tăng cường giao tiếp giữa các thành viên gia đình, cho phép tạo hồ sơ cá nhân và chia sẻ thông tin qua màn hình tương tác, giúp cập nhật lịch trình và ghi nhớ một cách nhanh chóng và tiện lợi.
Family Hub 2.0 tích hợp công nghệ giọng nói, cho phép người dùng dễ dàng truy cập thông tin thời tiết, thời gian, thêm sản phẩm vào danh sách mua sắm, đặt hàng từ các cửa hàng tạp hóa trực tuyến, và quản lý danh sách công việc cùng lịch trình một cách thuận tiện.
1.1.2 Các đề tài liên quan trong nước
Nhà thông minh BKAV SMARTHOME là hệ thống kết nối tất cả thiết bị trong ngôi nhà thành một mạng lưới thông minh, cho phép điều khiển các thiết bị như đèn, rèm cửa, điều hòa, tivi, giàn âm thanh, camera an ninh, và các thiết bị báo động một cách linh hoạt Người dùng có thể dễ dàng điều khiển mọi thứ qua màn hình cảm ứng trên smartphone hoặc máy tính bảng thông qua giao diện 3D trực quan Đặc biệt, hệ thống còn hỗ trợ điều khiển bằng giọng nói nhờ công nghệ trợ lý ảo, tạo ra trải nghiệm giao tiếp thân thiện và tiện lợi hơn so với các hệ thống điều khiển truyền thống.
Hình 1.2: Hệ thống BKAV SmartHome
Tổng quan về IOT
Internet of Things (IoT), hay Mạng lưới thiết bị kết nối internet, là một khái niệm mô tả thế giới nơi mọi đồ vật và con người đều có một định danh riêng, cho phép chúng truyền tải và trao đổi thông tin qua một mạng duy nhất mà không cần tương tác trực tiếp IoT được hình thành từ sự kết hợp của công nghệ không dây, vi cơ điện tử và Internet, tạo ra một hệ thống các thiết bị có khả năng kết nối lẫn nhau, với Internet và môi trường xung quanh để thực hiện các nhiệm vụ cụ thể.
1.2.2 Cấu tạo cơ bản của hệ thống IoTs
The architecture of the Internet of Things (IoT) is fundamentally represented by four key components: Things, which refer to the physical devices; Gateways, serving as connection points; the Network and Cloud infrastructure; and the Services-creation and Solutions Layers that facilitate service development and delivery.
Hình 1.3: Mô hình ứng dụng IoT
Vạn vật như xe hơi, thiết bị cảm biến, thiết bị đeo và điện thoại di động đang được kết nối trực tiếp qua mạng không dây và truy cập Internet Giải pháp IoT cho phép các thiết bị thông minh được sàng lọc, kết nối và quản lý dữ liệu cục bộ, trong khi các thiết bị chưa thông minh có thể kết nối thông qua các trạm kết nối.
Trạm kết nối (Gateways) là trung gian quan trọng, giúp các thiết bị kết nối an toàn với điện toán đám mây, đồng thời dễ dàng quản lý.
- Hạ tầng mạng và điện toán đám mây (Network and Cloud):
Cơ sở hạ tầng kết nối Internet là một mạng lưới toàn cầu bao gồm nhiều mạng IP liên kết với nhau và hệ thống máy tính Hệ thống này bao gồm các thiết bị như router, trạm kết nối, thiết bị tổng hợp, và thiết bị lặp, có vai trò quan trọng trong việc kiểm soát lưu lượng dữ liệu Ngoài ra, nó còn kết nối với các mạng viễn thông và cáp, được triển khai bởi các nhà cung cấp dịch vụ.
Trung tâm dữ liệu hạ tầng điện toán đám mây là một hệ thống phức hợp bao gồm nhiều máy chủ, hệ thống lưu trữ và mạng ảo hóa được kết nối chặt chẽ.
Các linh kiện sử dụng trong đề tài
1.3.1 Module ardunio wifi esp8266 wemos D1
Wifi ESP8266 WeMos D1 là kit phát triển tiên tiến của WeMos, thiết kế tương tự như Arduino nhưng sử dụng module wifi SoC ESP8266EX làm trung tâm điều khiển Kit này tương thích với Arduino IDE và Node MCU IDE, giúp người dùng dễ dàng phát triển ứng dụng thu thập dữ liệu và điều khiển qua Wifi.
2 ESP8266 WeMos D1 cũng được hỗ trợ trên nhiều ngôn ngữ lập trình:C/C+ +,Arduino,Node MCU-Lua,MicroPython,…
Hình 1.4: Module ardunio wifi esp8266 wemos D1
- Vi điều khiển: ATmega328 họ 8bit.
- Điện áp hoạt động: 5 VDC.
- Tần số hoạt động: 16 MHz.
- Số chân Analog: 6 (độ phân giải 10bit).
- Dòng tối đa trên mỗi chân I/O: 30 mA.
- Bộ nhớ flash: 32 KB (ATmega328) với 0.5KB dùng bởi bootloader.
- SRAM SRAM (Static Random Access Memory): 2 KB (ATmega328). -EEPROM(Electrically Eraseble Programmable Read Only Memory): 1 KB
Blynk là ứng dụng di động cho phép người dùng thiết kế giao diện và điều khiển thiết bị theo sở thích cá nhân Có nhiều lý do để lựa chọn Blynk, bao gồm tính linh hoạt và khả năng tùy chỉnh cao.
- Dễ sử dụng: Vào store, cài đặt, sau đó đăng ký tài khoản và mất không quá 5 phút để làm quen.
Giao diện của Blynk rất đẹp và dễ sử dụng, cho phép người dùng thực hiện thao tác kéo thả để thêm các thành phần như nút bấm, đồ thị và màn hình LCD một cách thuận tiện Tóm lại, mọi thứ bạn cần đều có thể được kéo thả dễ dàng.
Với Blynk, bạn có thể điều khiển thiết bị từ smartphone mà không cần kiến thức lập trình Android hay iOS Điều này giúp đơn giản hóa quá trình phát triển ứng dụng và cho phép bạn nhanh chóng thử nghiệm và triển khai dự án của mình vào thực tế.
- Thử nghiệm nhanh chóng, có thể điều khiển giám sát ở bất kỳ nơi nào có internet.
1.3.3 Lập trình cho Module ardunio wifi esp8266 wemos D1
Các thiết bị Arduino sử dụng ngôn ngữ lập trình riêng, dựa trên Wiring, một biến thể của C/C++ Ngôn ngữ này dễ học và dễ hiểu vì nó được phát triển từ C/C++, phổ biến hiện nay Để lập trình và giao tiếp với mạch Arduino, người dùng có thể sử dụng môi trường lập trình Arduino IDE (Integrated Development Environment) do nhóm phát triển cung cấp.
Environment) như hình dưới đây.
Hình 1.5 Trình biên dịch Arduino IDE
1.3.4 Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm DHT11
Cảm biến DHT11 là một trong những cảm biến độ ẩm và nhiệt độ phổ biến nhất hiện nay nhờ vào giá thành rẻ và khả năng lấy dữ liệu dễ dàng qua giao thức 1 wire Cảm biến này sử dụng một dây giao tiếp digital duy nhất để truyền tải thông tin Bên trong cảm biến, bộ tiền xử lý tín hiệu tích hợp thực hiện tính toán dữ liệu đầu vào và xuất ra thông tin về nhiệt độ và độ ẩm dưới dạng digital qua chuẩn giao tiếp 1 wire.
Hình 1.6 Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11
1 Điện áp hoạt động: 3 - 5 VDC.
2 Dòng sử dụng: 2.5mA max (khi truyền dữ liệu).
3 Đo tốt ở độ ẩm 20-80%RH (± 5%).
4 Đo tốt ở nhiệt độ 0 to 50°C (±2°C).
5 Tần số lấy mẫu tối đa 1Hz.
6 Kích thước: 28mm x 12mm x 10mm
7 3 chân, khoảng cách chân 2.5mm.
Hình 1.7 Cảm biến khí gas MQ2
Cảm biến khí MQ2 được sử dụng để phát hiện các khí có khả năng gây cháy, được cấu tạo từ chất bán dẫn SnO2 Chất này có độ nhạy thấp với không khí sạch, nhưng khi tiếp xúc với môi trường có chất dễ cháy, độ dẫn của nó sẽ thay đổi ngay lập tức Nhờ đặc điểm này, người ta đã thêm vào mạch đơn giản để chuyển đổi độ nhạy thành điện áp.
Khi môi trường sạch, điện áp đầu ra của cảm biến MQ2 sẽ thấp Tuy nhiên, giá trị điện áp này sẽ tăng lên khi nồng độ khí gây cháy xung quanh cảm biến tăng cao.
Cảm biến MQ2 hoạt động hiệu quả trong môi trường khí hóa lỏng như LPG, H2 và các khí dễ cháy khác Nhờ vào thiết kế mạch đơn giản và chi phí thấp, MQ2 được ứng dụng rộng rãi trong cả ngành công nghiệp và dân dụng.
- Phạm vi phát hiện: 300 - 10000ppmm
- Đặc điểm của khí: 1000ppmm isobutan
- Độ nhạy sáng: r in air/rin typical gas≥5
- Dòng tiêu thụ khi nóng: ≤ 180mA
- Năng lượng khi nóng : ≤ 900mw
+ Hàm lượng oxy môi trường: 21%
1.3.6 Module LCD I2C chuyển đổi LCD 16x2
Module LCD I2C là mạch chuyển tiếp sử dụng chỉ 2 dây tín hiệu SDA và SCL để kết nối với vi điều khiển, giúp hiển thị thông tin trên màn hình LCD Giải pháp này tiết kiệm chân kết nối của vi điều khiển, thay vì cần ít nhất 6 chân như phương pháp truyền thống.
1 Kích thước: 41.5mm(L)x19mm(W)x15.3mm(H)
4 Jump Chốt: Cung cấp đèn cho LCD hoặc ngắt
5 Biến trở xoay chỉnh độ tương phản cho LCD
6 Tốc độ truyền dữ liệu lên đến 400Kbps
7 Dữ liệu truyền nhận đảm bảo tính toàn vẹn vì sử dụng cơ chế phản hồi (ACK) trên mỗi byte dữ liệu.
8 Có khả năng kết nối nhiều thiết bị với nhau: trên mạch có sẵn các mối hànA0, A1, A2 để thay đổi địa chỉ của module.
9 Địa chỉ mặc định: 0x27, có thể mắc vào I2C bus tối đa 8 module (3bit address set).
Màn hình LCD (Liquid Crystal Display) được ứng dụng rộng rãi trong các thiết bị vi điều khiển (VĐK) nhờ vào nhiều ưu điểm vượt trội so với các loại hiển thị khác.
Nó có khả năng hiển thị đa dạng các ký tự như chữ, số và ký tự đồ họa, đồng thời dễ dàng tích hợp vào mạch ứng dụng qua nhiều giao thức giao tiếp khác nhau Bên cạnh đó, thiết bị này tiêu tốn rất ít tài nguyên hệ thống và có giá thành rẻ.
Thông số kỹ thuật: Điện áp hoạt động: 5 VDC.
Chữ trắng nền xanh dương.
Khoảng cách giữa 2 chân kết nối là 0.1 inch.
Có đèn led nền, có thể dùng điện trở hoặc PWM điều chỉnh độ sáng.
Sản phẩm có khả năng hiển thị ký tự linh hoạt và đa dạng với font 5x8 Dots, bao gồm cả số, chữ, ký tự đồ họa và ký tự đặc biệt Giao tiếp được hỗ trợ ở chế độ 4bit hoặc 8bit.
Module Relay 2 Kênh hoạt động với điện áp 5VDC và có khả năng chịu đựng hiệu điện thế lên đến 250VAC 10A Sản phẩm được thiết kế chắc chắn với khả năng cách điện tốt Trên module đã tích hợp sẵn mạch kích relay sử dụng transistor và IC cách ly quang, giúp tách biệt hoàn toàn mạch điều khiển (vi điều khiển) với relay, đảm bảo vi điều khiển hoạt động ổn định.
- 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:
- 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
- Điện áp hoạt động: 5VDC.
- Dòng tiêu thụ: 200mA/1Relay
- Tín hiệu kích: High (5V) hoặc Low (0V) chọn bằng Jumper.
THIẾT KẾ HỆ THỐNG
Yêu cầu thiết kế
Sản phẩm thiết kế có sơ đồ khối như sau:
Hình 2.1 Sơ đồ thiết kế nhà thông minh
Cảm biến DTH11 và MQ2 được sử dụng để thu thập dữ liệu về nhiệt độ, độ ẩm và khí gas, sau đó gửi thông tin này về khối Wemos D1.
Gồm 2 relay 4 kênh có chức năng nhận dữ liệu điều khiển từ khối adruino điều khiển 8 thiết bị điện AC Đồng thời điều khiển các cảm biến để đưa dữ liệu lên blynk.
Gồm màn hình LCD và module chuyển đổi I2C có chức năng hiển thị nhiệt độ độ ẩm và tình trạng khí gas.
Module wemos d1 tích hợp ESp8266 thu thập dữ liệu từ cảm biến sau đó truyền dữ liệu Blynk để điều khiển thiết bị.
- Tính toán dòng áp cho các module trong thiết kế:
Khối hiển thị LCD 16x2 : 260mA
Khối DHT11 + cảm biến gas MQ2: 2.5mA + 180mA(max)
Tổng dòng cho hệ thống: 250 + 260 + 80 + 80x4 + 180 = 1090 mA
Chân DATA của cảm biến nhiệt độ và độ ẩm được kết nối với chân số 9 của module Arduino Chân VDD cần được nối với nguồn VCC, trong khi chân GND của cảm biến phải được kết nối với mass.
Chân Aout của cảm biến khí gas kêt nối với chân A0 của module Adruino,Chân VDD nối lên nguồn VCC chân GND của cảm biến nối xuống mass.
Khối hiển thị LCD 16x2 và I2C
Hình 2.3 Khối hiển thị LCD và I2C
Chân SCL và SDA của module chuyển đổi I2C được kết nối với chân A5 và A4 của Arduino Uno Ngoài ra, chân VCC và GND của module chuyển đổi I2C cũng được kết nối với nguồn VCC và mass của hệ thống.
Khối relay đóng ngắt thiết bị
Các chân tín hiệu tích cực mức thấp của relay 4 kênh IN1, IN2, IN3, IN4 được kết nối với chân 4, 5, 6, 7 của module Arduino Uno để điều khiển 4 relay.
Hình 2.5 Module ardunio wifi esp8266 wemos D1
Wemos D1 được sử dụng để cấp nguồn 5V cho toàn hệ thống mạch, sử dụng chân Analog D4, D5, ngoài ra còn sử dụng chân D 2, D 6, D7, D8, D9, D11, D12,D13, D14.
Các bước thực hiện
Các bước này chỉ thực hiện một lần khi lần đầu sử dụng.
Bước 1: tắt nguồn của module relay bằng công tắt trên hộp rồi cấp điện cho bộ điều khiển từ ổ cắm điện bằng phích cắm.
Bước 2: Chờ khoảng 3-4 phút để module phát sóng WiFi, giúp cài đặt kết nối Sóng WiFi này được phát ra từ Wemos D1 để thu thập tên và mật khẩu của mạng WiFi trong nhà.
+ Dùng điện thoại mở vào phần cài đặt kết nối wifi, sẽ có 3 sóng wfi là: Thiết lập wifi (1), Thiết lập wifi (2) và Thiết lập wifi (3) như trong hình.
2.2.1 Đối với hệ điều hành android
Để kết nối wifi, hãy chạm vào dòng chữ “Thiết lập wifi (1)” Sau khi chạm thêm một lần nữa vào dòng chữ này, một bản thông tin sẽ hiện ra Nhấp vào đường link trong bản thông tin để truy cập trang web cài đặt wifi cho ngôi nhà của bạn.
Hình 2.7 Thiết lập địa chỉ IP
Tiếp tục làm như vậy với “Thiết lập wifi (2), Thiết lập wifi (3)”.
Hình 2.8 Chọn wifi có trong nhà
+ Nhập tên wifi hoặc có thể chọn các mạng wifi có sẵn xung quanh và nhập mật khẩu chạm vào ô save để lưu.
Hình 2.9 Nhập wifi nhà mình để điều khiển
2.2.2 Đối với hệ điều hành IOS
+ Cũng chạm vào dòng chữ “Thiết lập wifi (1), (2), (3) sẽ tự tự động đưa đến trang web và làm các bước còn lại tương tự như trên:
Hình 2.10 Tương tự trên hệ điều hành IOS
Vậy là đã xong phần kết nối với wifi trong nhà.
+ Tải ứng dụng blynk trên CH Play (android) hoặc AppStore (IOS), đăng nhập bằng.
Tài khoản: nhathongminhIOT@gmai.com
Làm theo các bước như trong hình
Hình 2.11 giao diện khi vào blynk
Hình 2.12 Đăng nhập hệ thống
Hình 2.13 Giao diện điều khiển
+ Chạm vào biểu tượng như trong hình để kiểm tra kết nối:
Hình 2.14 Kiểm tra các module có kết nối không
+ Cả 3 module đểu kết nối thành công:
2.2.3 Các module đều kết nối
Ngược lại nếu 1 trong 3 module chưa kết nối thành công thì sẽ không có dấu chấm xanh, phải rút điện và thực hiện kết nối lại từ đầu:
Hình 2.15 Lỗi không kết nối được với Wemos D1
THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ
Quá trình thực nghiệm
3.1.1 Quá trình thực nghiệm kết nối
Bước 1: Nạp lại code cho module Wemos D1 Thay tên wifi và mật khẩu, thay thế hoặc tạo thêm project để lấy lại mã auth gửi qua gmail
Bước 2: Cấp nguồn cho hệ thống mạch.
Bước 4: thực hiện điều khiển thiết bị trong nhà
Bước đầu tiên là cấp nguồn cho led của cảm biến nhiệt độ, led cảm biến gas và màn hình LCD, nhằm kiểm tra xem mạch đã hoạt động ổn định hay chưa.
- Kiểm tra đầy đủ các chân cắm tín hiệu, chân nguồn của các module đã được chắc chắn hay chưa.
- Đợi 10-20s để module ESP8266 phát ra wifi connecting với wifi mạng nhà mình.
- Kết nối điện thoại với wifi được lập trình sẵn cho wemos D1.
- Đảm bảo nguồn cấp đầy đủ, đủ dòng đủ điện áp.
- Tiến hành thực hiện các bước tiếp theo.
Hình 3.1 Board mạch khi được cấp nguồn vàcđược điều khiển
Bước 2: Quan sát tín hiệu các wemos trên blynk để xem quá trình truyền nhận dữ liệu
Bước 3: Mở ap blynk để tiến hành điều khiển
Bước 4: Kết quả hiển thị trên ap Blynk
Hình 3.2 Kết quả hiện thị trên ap Blynk
Hình 3.3 Cảm biết hoạt động
Đánh giá thực nghiệm
Quá trình truyền nhận giữa Wemos D1 và ap Blynk hoạt động ổn định
Quá trình thực nghiệm không xảy ra bất cứ lỗi hoặc trục trặc.
Hệ thống hoạt động ổn định Quá trình cập nhật dữ liệu lên hệ thống và quá trình gửi dữ liệu xuống để điều khiển nhanh, ổn định.
Phần cứng hệ thống có kích thước nhỏ, nhẹ, dễ lắp đặt.
Ap Blynk có thiết kế đơn giản và dễ nhìn, tích hợp nút cập nhật cảm biến và khả năng gửi thông báo xuống màn hình LCD Hệ thống nút nhấn được thiết kế trực quan, cho phép người dùng dễ dàng tương tác Ứng dụng có thể sử dụng trên điện thoại, máy tính và tablet, mang lại sự tiện lợi cho người dùng.
Kết quả đo từ môi trường tương đối chính xác phù hợp với yêu cầu đề tài
Sản phẩm sử dụng Module Wemos D1 với giá thành rẻ nên có thể ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống dân dụng.
Sử dụng module hầu hết có sẵn trên thị trường nên chất lượng chưa ổn định và thiết kế chưa đồng bộ hợp nhất.
Hệ thống được xây dựng còn khá đơn giản, quy mô nhỏ, mang tính chất thực nghiệm.
Vì sử dụng ap miễn phí nên tốc độ truy cập và dung lượng còn hạn chế.
To connect to the Wi-Fi network named "MOT NGAY DAU THANG" with the password "khongcomatkhau", you need to set the authentication character as "b2ad92cd28c74b32b3f5bab4267af47c" Additionally, configure the relay with specific pin assignments: ledPin1 on D7, btnPin1 on D15, ledPin2 on D8, btnPin2 on D14, ledPin3 on D9, btnPin3 on D13, ledPin4 on D10, and btnPin4 on D12.
//Test const int sensorPin1 = 16; //D2 CB mua int sensorState1 = 0; int lastState1 = 0;
Servo myservo; int servo_position = 0;
BlynkTimer timer; void checkPhysicalButton(); int ledState1 = LOW; int btnState1 = HIGH; int ledState2 = LOW; int btnState2 = HIGH; int ledState3 = LOW; int btnState3 = HIGH; int ledState4 = LOW; int btnState4 = HIGH;
BLYNK_WRITE(V0) { ledState1 = param.asInt(); digitalWrite(ledPin1, ledState1); }
BLYNK_WRITE(V1) { ledState2 = param.asInt(); digitalWrite(ledPin2, ledState2); }
BLYNK_WRITE(V2) { ledState3 = param.asInt(); digitalWrite(ledPin3, ledState3); }
BLYNK_WRITE(V3) { ledState4 = param.asInt(); digitalWrite(ledPin4, ledState4); } void checkPhysicalButton()
{ if (digitalRead(btnPin1) == LOW) { if (btnState1 != LOW) { ledState1 = !ledState1; digitalWrite(ledPin1, ledState1);
Blynk.virtualWrite(V0, ledState1); } btnState1 = LOW;
} if (digitalRead(btnPin2) == LOW) { if (btnState2 != LOW) { ledState2 = !ledState2; digitalWrite(ledPin2, ledState2); Blynk.virtualWrite(V1, ledState2);
} if (digitalRead(btnPin3) == LOW) { if (btnState3 != LOW) { ledState3 = !ledState3; digitalWrite(ledPin3, ledState3);
} if (digitalRead(btnPin4) == LOW) { if (btnState4 != LOW) { ledState4 = !ledState4; digitalWrite(ledPin4, ledState4);
Blynk.begin(auth, ssid, pass);
//Blynk.begin(auth, ssid, pass, "blynk-cloud.com", 80);
//Blynk.begin(auth, ssid, pass, IPAddress(192,168,1,100), 8080); //Test
SPI.begin(); myservo.attach(3); //GPIO3/D0/RX
In this code snippet, the LED pins (ledPin1 to ledPin4) are configured as outputs, while the button pins (btnPin1 to btnPin4) are set as inputs with pull-up resistors enabled The state of each LED is determined by the corresponding ledState variable, which is applied using the digitalWrite function Additionally, a timer is established to invoke the checkPhysicalButton function at regular intervals of 50 milliseconds, ensuring responsive interaction with the physical buttons.
// -Notifi Blynk -// sensorState1 = digitalRead(sensorPin1);
Serial.println(sensorState1); if((sensorState1 == 0) && (lastState1 == 0))
Blynk.notify("CÓ MƯA, ĐANG THU CÂY PHƠI ĐỒ VÀO"); Serial.println("CÓ MƯA, ĐANG THU CÂY PHƠI ĐỒ VÀO"); lastState1 = 1; myservo.write(180);
{ lastState1 = 0; myservo.write(servo_position);
//Conect Wifi char auth[] = " 2b154a4690ab4e97801fce34ff066b35";
To connect to the Wi-Fi network named "MOT NGAY DAU THANG," use the password "khongcomatkhau." The SSID for the connection is defined as "MOT NGAY DAU THANG," and the password is set as "khongcomatkhau."
To connect to the Vietnam timezone (GMT+7), use the following NTP servers: "3.th.pool.ntp.org," "1.asia.pool.ntp.org," and "0.asia.pool.ntp.org." Set the daylight saving time (DST) to 0 and initialize the display time variable as false Additionally, declare variables for storing unique identifiers, including uidDec and uidDecTemp.
RFID rfid(15, 2);//SS,RST GPIO15/D10 GPIO2/D9 byte kart[5] = {12,86,44,131,245};
Servo myservo; boolean card; void setup()
Blynk.begin(auth, WIFI_SSID, WIFI_PWD);
SPI.begin(); lcd.begin(); lcd.backlight(); lcd.clear(); lcd.print(" ");
WiFi.begin(WIFI_SSID, WIFI_PWD); delay(1000); configTime(timezone * 3600, dst, ntp_server1, ntp_server2, ntp_server3); delay(1000); lcd.clear(); rfid.init(); myservo.attach(3); //GPIO3/D0/RX myservo.write(150); lcd.clear();
Blynk.run(); time_t now = time(nullptr); struct tm* newtime = localtime(&now); if (displayTime == 0) { if (!time(nullptr)) { lcd.setCursor(0, 0); lcd.print(" WELCOME ");
To display the current time on the LCD, the cursor is first set to the appropriate position If the hour is less than 10, a leading zero is printed for proper formatting The hour, minute, and second values are then printed sequentially, with each component separated by a colon Leading zeros are also added for minutes and seconds if they are less than 10, ensuring a consistent time display format.
{ if (rfid.serNum[0] == kart[0] && rfid.serNum[1] == kart[1] && rfid.serNum[2] == kart[2] && rfid.serNum[3] == kart[3] && rfid.serNum[4]
Serial.println("MÃ THẺ ĐÚNG, CỬA MỞ");
Blynk.notify("MÃ THẺ ĐÚNG, CỬA MỞ"); lcd.clear(); lcd.print(" -Wait -"); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print(" MA THE DUNG"); myservo.write(20); delay(10000); myservo.write(150); displayTime = 0;
