IOT là một mạng lưới các vật thể đượcgắn các cảm biến hoặc hệ thống điện tử đặc biệt cho phép chúng kết nối với nhau để thuthập và trao đổi dữ liệu.. NỘI DUNG ĐỀ TÀI:Thiết kế, xây dựng m
Trang 1HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ 1 ***
BÁO CÁO MÔN THỰC HÀNH CHUYÊN SÂU
Đề tài: HỆ THỐNG IOT ĐƠN GIẢN ĐỌC HIỆN THỊ GIÁ TRỊ NHIỆT ĐỘ ĐỘ ẨM LÊN WEBSERVER , BẬT TẮT ĐIỀU KHIỂN ĐÈN LED QUA GIAO THỨC HTTP
Nhóm 1
Giảng viên hướng dẫn : Trần Tuấn Anh
Sinh viên thực hiện : Vương Viết Thao - B18DCDT237
Nguyễn Đức Long - B18DCDT129
Trang 2Trần Đăng Hải - B18DCDT064
Trang 3MỤC LỤC
PHẦN I CÁC LINH KIỆN ĐƯỢC SỬ DỤNG 4
Trang 5LỜI MỞ ĐẦU
Mỗi giai đoạn phát triển của lịch sử thế giới đều gắn liền với những cuộc cáchmạng về khoa học kỹ thuật Và ngày nay, cuộc cách mạng Internet of Things đã tạo nênnhững thay đổi đáng kể cuộc sống của chúng ta ở hiện tại và trong tương lai Với sự pháttriển của Internet, Smartphone và đặc biệt là các thiết bị cảm biến, Internet of Things (IOT ) đang trở thành xu hướng mới của thế giới IOT là một mạng lưới các vật thể đượcgắn các cảm biến hoặc hệ thống điện tử đặc biệt cho phép chúng kết nối với nhau để thuthập và trao đổi dữ liệu Các vật thể trong mạng lưới này có thể được kết nối với mạngInternet cho mục đích điều khiển và giám sát từ xa Việc chúng ta vào nhà, mở cửa, đèn sẽ
tự động sáng ở chỗ ta đang đứng, điều hòa sẽ tự động điều chỉnh nhiệt độ, nhạc sẽ tự độngbật lên, Những điều chỉ có trong phim khoa học viễn tưởng mà chúng ta thường xem ,đang dần trở thành hiện thực với công nghệ IOT
Trong cuộc sống thường nhật, chúng ta đã quá quen thuộc với việc bật tắt các thiết
bị bằng công tắc thông thường Hiện nay, chúng ta bị chi phối bởi nhiều thứ Việc chúng
ta ra khỏi nhà mà quên tắt đèn, điều hòa là chuyện không hiếm gặp Với công tắc thôngthường, khi chúng ta rời khỏi nhà mà vẫn quên tắt các thiết bị trong nhà Để tắt các thiết
bị thì chỉ cách quay trở lại về nhà rồi tắt chúng Điều này đôi khi gây ra cho chúng tanhiều phiền toái
“……….”, ứng dụng công nghệ IOT vào đời sống Giúpchúng ta có thể bật tắt các thiết bị trong nhà ở mọi lúc mọi nơi Đây là một đề tài khôngmới, nhiều anh chị khóa trước cũng đã thực hiện Nhưng vẫn còn nhiều điểm cần cải thiện
đó là tốc độ đáp ứng khi điều khiển thiết bị và giao diện điều khiển thiết bị Vì vậy đề tàicủa em trọng tâm sẽ thực hiện việc cải thiện tốc độ điều khiển thiết bị lên mức tối đa cóthể, xây dựng giao diện điều khiển thiết bị có tính thẩm mỹ và thân thiện với người dùng
Trang 6NỘI DUNG ĐỀ TÀI:
Thiết kế, xây dựng một hệ thống iot để hiển thị dữ liệu cảm biến nhiệt độ, độ ẩm
và trạng thái led Sử dụng ESP8266 và Arduino UNO để truyền nhận dữ liệu Xây dựng 1trang web cơ bản để hiện thị dữ liệu đọc được từ cảm biến, và điều khiển được trạng tháibát tắt của led
PHẦN I CÁC LINH KIỆN ĐƯỢC SỬ DỤNG
1.1 Arduino UNO R3
Là thế hệ phát triển thứ 3 của dòng Arduino UNO
Arduino UNO có thể sử dụng 3 vi điều khiển họ 8bit AVR là ATmega8,ATmega168, ATmega328 Bộ não này có thể xử lí những tác vụ đơn giản như điềukhiển đèn LED nhấp nháy, xử lí tín hiệu cho xe điều khiển từ xa, làm một trạm đonhiệt độ - độ ẩm và hiển thị lên màn hình LCD,…
Arduino UNO có thể được cấp nguồn 5V thông qua cổng USB hoặc cấp nguồnngoài với điện áp khuyên dùng là 7-12V DC và giới hạn là 6-20V Thường thì cấpnguồn bằng pin vuông 9V là hợp lí nhất nếu bạn không có sẵn nguồn từ cổng USB.Nếu cấp nguồn vượt quá ngưỡng giới hạn trên, sẽ làm hỏng Arduino UNO
Trang 7Thông số kỹ thuật:
- Điện áp hoạt động 5V DC (chỉ được cấp qua cổng USB)
- Điện áp vào khuyên dùng 7-12V DC
- Điện áp vào giới hạn 6-20V DC
- Số chân Digital I/O 14 (6 chân hardware PWM)
- Số chân Analog 6 (độ phân giải 10bit)
- Dòng tối đa trên mỗi chân I/O 30 mA
Trang 8Thông số kỹ thuật:
o WiFi: 2.4 GHz hỗ trợ chuẩn 802.11 b/g/n
o Điện áp hoạt động: 3.3V
o Điện áp vào: 5V thông qua cổng USB
o Số chân I/O: 11 (tất cả các chân I/O đều có Interrupt/PWM/I2C/One-wire,trừ chân D0)
o Số chân Analog Input: 1 (điện áp vào tối đa 3.3V)
o Bộ nhớ Flash: 4MB
o Giao tiếp: Cable Micro USB ( tương đương cáp sạc điện thoại )
Trang 9o Hỗ trợ bảo mật: WPA/WPA2
o Tích hợp giao thức TCP/IP
o Lập trình trên các ngôn ngữ: C/C++, Micropython,…
Trang 101.3 DHT11
DHT11 là một cảm biến kỹ thuật số để cảm nhận nhiệt độ và độ ẩm Cảm biến này
có thể dễ dàng giao tiếp với bất kỳ bộ vi điều khiển vi nào như Arduino, Raspberry Pi,
để đo độ ẩm và nhiệt độ ngay lập tức
DHT11 là một cảm biến độ ẩm tương đối Để đo không khí xung quanh, cảm biếnnày sử dụng một điện trở nhiệt và một cảm biến độ ẩm điện dung
Cấu tạo:
o Cảm biến DHT11 bao gồm một phần tử cảm biến độ ẩm điện dung và mộtđiện trở nhiệt để cảm nhận nhiệt độ Tụ điện cảm biến độ ẩm có hai điệncực với chất nền giữ ẩm làm chất điện môi giữa chúng Thay đổi giá trị điệndung xảy ra với sự thay đổi của các mức độ ẩm IC đo, xử lý các giá trị điệntrở đã thay đổi này và chuyển chúng thành dạng kỹ thuật số
o Để đo nhiệt độ, cảm biến này sử dụng một nhiệt điện trở có hệ số nhiệt độ
âm, làm giảm giá trị điện trở của nó khi nhiệt độ tăng Để có được giá trịđiện trở lớn hơn ngay cả đối với sự thay đổi nhỏ nhất của nhiệt độ, cảm biếnnày thường được làm bằng gốm bán dẫn hoặc polymer
Sơ đồ chân:
2 Data Đầu ra cả nhiệt độ và độ ẩm thông qua dữ liệu nối tiếp
Trang 113 NC Không có kết nối và do đó không sử dụng
o Phạm vi cảm biến nhiệt độ: 0°C ~ 50°C, sai số ±2°C
o Tần số lấy mẫu tối đa: 1Hz (1 giây 1 lần)
o Kích thước: 23 * 12 * 5 mm
PHẦN II SƠ ĐỒ KHỐI VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
2.1 Sơ đồ khối
Trang 12Tóm tắt nguyên lý hoạt động:
- Arduino đọc giá trị của cảm biến nhiệt độ, độ ẩm và trạng thái của đèn led Sau đóthông qua giao thức truyền thông nối tiếp không đồng bộ UART để kết nối giữaArduino và ESP8266
- ESP có được dữ liệu đó sẽ gửi lên webser để hiển thị
- Từ webser có thể theo dõi được trạng thái đè led đang bật hay tắt và thông số hiệntại của cảm biến Và trên webserver có thể điều khiển bật tắt trạng thái của led
2.2 Nguyễn lý hoạt động chi tiết của từng khối.
2.2.1 Arduino UNO.
a) Giới thiệu chung và nguyên lý hoạt động
- Trong khối này Arduino đóng vai trò là nơi lấy dữ liệu từ cảm biến và trạng tháicủa đèn led, cũng là nơi nhận lại tín hiệu điều khiển
- Arduino đóng gói data nhận được thành 1 chuỗi file JSON sau đó gửi đến choESP8266
- Tại đây cũng là nơi nhận lại dữ liệu từ ESP8266 để điều khiển lại trạng thái củađèn led
- Trong trường hợp Arduino nhận lại dữ liệu điều khiển từ ESP8266 trong fileJSON Nếu nhận được chuỗi “State” = “1” thì led được bật và ngược lại “State” =
“0” thì led tắt
- Và nếu nhận được lệnh “SEND” = 1 thì bắt đầu gửi đi các chuỗi giá trị của nhiệt
độ và độ ẩm, trạng thái của led
b) Code
Trang 142.2.2 ESP8266
a) Giới thiệu chung và nguyên lý hoạt động
- ESP8266 là nơi gửi dữ liệu nhận được từ Arduino thông qua giao thức UART lêntrên webserver theo kiểu JSON Và cũng là nơi nhận lại tín hiệu điều khiển trạng tháiled trên webserver rồi cũng thông qua giao thức UART gửi đến Arduino Sau đóArduino sẽ dựa vào tín hiệu đó để điều khiển led
- ESP8266 kết nối với wifi để giao tiếp với webserver để gửi dữ liệu lên
- Tại đây sẽ nhận tín hiệu click chuột ở giao diện nút nhấn trên web cứ mỗi lần nhấn
sẽ đảo trạng thái của đèn bật, tắt luân phiên Từ tín hiệu này sẽ gửi ngược lại xuốngESP8266 và Arduino sẽ đọc dữ liệu này trên cổng com ảo và điều khiển xuống led.b) Code
Trang 202.2.3 Backend.
a) Giới thiệt chung
- Tại đây là nơi để hiển thị lên giá trị nhiệt độ, độ ẩm và trạng thái của led lên trên web
- Đồng thời cũng là nơi để điều khiển trạng thái của led bởi những nút nhấn được cấuhình
b) Code
Trang 21PHẦN III Tổng kết và sản phẩm
3.1 Tổng kết.
3.2 Sản phẩm.
Trang 22LỜI CẢM ƠN
Qua thời gian vừa qua, chúng em xin gửi lời cảm ơn tới nhà trường “Học viện Công nghệ
Bưu chính Viễn thông” khi đã đưa môn học Thực hành chuyên sâu và trong chương
trình giảng dạy Đồng thời chúng em xin chân thành cảm ơn Giảng viên bộ môn – thầyTrần Tuấn Anh đã gỉang dạy, hướng dẫn, truyền đạt cho chúng em nhiều kiến thức bổ íchtrong môn thực hành chuyên sâu này suốt thời gian vừa qua Trong thời gian được nghethầy giảng dạy, chúng em đã tiếp thu được them rất nhiều kiến thức bổ ích, học hỏi dượctinh thần làm việc hiệu quả và nghiêm túc Đây thực sự là những điều rất cần thiết choquá trình học tập và công việc của chúng em sau này
Thực hành chuyên sâu là một môn học rất bổ ích và cần thiết, gắn liền với những nhu
cầu thực tiễn của mỗi chúng ta Mặc dù đã được học tập và tìm hiểu song thời gian học
tập không được nhiều nên những hiểu biết về môn Thực hành chuyên sâu này của chúng
em vẫn chưa có nhiều và còn rất hạn chế Vậy nên, bài báo cáo của chúng em vẫn sẽ cónhững thiếu sót và chưa chính xác được hoàn toàn Chúng em rất mong nhận được nhậnxét, ý kiến đóng góp, phê bình từ phía thầy để bài báo cáo của nhóm em hoàn thiện hơn.Lời cuối cùng, chúng em kính chúc thầy nhiều sức khỏe, thành công và hạnh phúc!
Hà Nội, ngày 15 tháng 3 năm 2022
Sinh viênVương Viết ThaoNguyễn Đức LongTrần Đăng Hải