Chế tạo khóa cửa smartkey bằng bluetooth

Phô lôc 6 MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT 1 DANH MỤC HÌNH ẢNH 2 LỜI MỞ ĐẦU 3 8Chương 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG KHÓA ĐIỆN TỬ 81 1 Giới thiệu chung 91 2 Mô hình hệ thống 101 3 Nguyên lý hoạt động của hệ.

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT 1

DANH MỤC HÌNH ẢNH 2

LỜI MỞ ĐẦU 3

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG KHÓA ĐIỆN TỬ Error: Referencesource not found

1.1 Giới thiệu chung Error: Reference source not found1.2 Mô hình hệ thống Error: Reference source not found1.3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống Error: Reference source not foundChương 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG KHÓA ĐIỆN TỬ SỬ DỤNGBLUETOOTH 122.1 Cấu trúc phần cứng và nguyên lý làm việc của bộ RF Error: Referencesource not found

2.1.1 Khái niệm sóng RF Error: Reference source not found

2.1.2 Tín hiệu RF Error: Reference source not found

2.1.3 Cấu trúc phần cứng bộ RF Error: Reference source not found

2.1.2 Nguyên lý làm việc Error: Reference source not found

2.2 Cấu trúc phần cứng và nguyên lý làm việc của bộ Bluetooth Error:Reference source not found

2.3 Cấu trúc và hoạt động của vi điều khiển Error: Reference source not found2.4 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của đèn led, động cơ đóng mở cửa Error:Reference source not found

2.4.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của đèn led Error: Referencesource not found

2.4.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ đóng mở cửa Error:Reference source not found

Chương 3 THỰC NGHIỆM HỆ THỐNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

ĐỀTÀI Error: Reference source not found3.1 Phần mềm Bluetooth controller, void controller Error: Reference sourcenot found

3.1.1 Giao tiếp bluetooth HC- 06 Error: Reference source not found

3.1.2 Phần mềm Bluetooth controller, void controllerError: Referencesource not found

3.2 Ngôn ngữ lập trình C Error: Reference source not found

3.2.1 Ngôn ngữ C Error: Reference source not found

3.2.2 Phần mềm Arduino Error: Reference source not found

3.2.3 Hướng dẫn cài đặt phần mềm Error: Reference source notfound

3.2.4 Mô phỏng Arduino trên Proteus Error: Reference source notfound

3.3 Kết quả thực nghiệm hệ thống Error: Reference source not found3.4 Hướng phát triển của đề tài Error: Reference source not found

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Identification

Nhận dạng qua tần số

vô tuyến

tự đa dụng trong máy

tính

RF Radio Frequency Tần số vô tuyến điện

DANH MỤC HÌNH ẢNH

LỜI NÓI ĐẦU

Như chúng ta đã biết, cửa/ cổng được trang bị khoá là lớp bảo vệ an ninhrất quan trọng đối với mỗi gia đình, cơ quan, xí nghiệp, trường học hay bất cứnơi đâu để bảo vệ tài sản Hiện nay, vẫn còn rất nhiều gia đình, cơ quan, xínghiệp… sử dụng khóa cơ truyền thống Điều này dẫn nguy cơ mất an toàn,

an ninh do tính bảo mật của các khóa này không cao, dễ dàng bị phá khóa bởicác chìa khóa đa năng hoặc bằng kìm trọng lực đã và đang diễn ra khắp mọinơi Khóa điện tử là một giải pháp để giải quyết vấn đề này

Khóa điện tử là loại khóa sử dụng mạch điện tử và thiết kế cơ khí đặc

biệt để kết nối giữa khóa điện tử tới chốt tay khóa để điều khiển quyền mởcửa Với khóa điện tử, khi đóng cửa phần chốt cơ trong ruột khóa sẽ tự động

bật để khóa cửa (chốt cơ có thể được cài đặt tính năng không tự động khóakhi đóng cửa).

Sử dụng khóa điện tử vô cùng đơn giản, chỉ cần nhập mã số, quẹt thẻ từ,

sử dụng vân tay hoặc sử dụng bluetooth của điện thoại thông minh… là có thể

mở cửa Ngoài ra, khóa điện tử đảm bảo an toàn và mang lại nhiều lợi íchnhư: không phải mang theo chìa khóa như sử dụng khóa cơ truyền thống; cóthể tích hợp nhiều phương pháp mở cửa như sử dụng thẻ từ, vân tay,bluetooth, nhận dạng khuân mặt hoặc điều khiển từ xa và có thể tích hợp thêmtính năng cảnh báo khi có hiện tượng phá khóa

Với ưu điểm khả năng bảo mật an toàn tuyệt đối và hiện đại với nhiều ưu

điểm vượt trội so với các loại khóa cơ thông thường, khoá cửa điện tử vẫn

đang là một trong những thiết bị được nhiều người lựa chọn Vì vậy, em lựachọn nghiên cứu, thực hiện đề tài: “Nghiên cứu, xây dựng mạch khóa điện tửđiều khiển bằng smartphone qua bluetooth”

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG KHÓA ĐIỆN TỬ

1.1 Các thành phần chính của hệ thống

- Modul HC-06: là mô dun giao tiếp đầu vào

- Hệ thống chốt cửa: Ngăn chặn ra vào cửa tự do

- Hệ thống quản lý trên máy tính: Quản lý việc vào - ra của nhân viên, thaotác từ xa với một phần mềm xử lý chuyên biệt

1.2 Mô hình hệ thống

Trong thực tế có thể điều khiển nhiều thiết bị bằng nhiều phương phápkhác nhau và thiết kế hệ thống có nhiều chức năng ưu việt song vì nhiều yếu

tố khách quan như kinh tế, thời gian mà nội dung đề tài dừng lại ở điều khiểnđóng mở cửa bằng ma trận phím bấm, smart phone qua sóng blutooth

Hệ thống gồm các khối

Hình 1 1 Hình vẽ khối các mô đun

- Mô đun 1: Gồm khối thu phát và khối giao tiếp đầu vào Có ma trận bànphím, mô đun Blutooth

- Mô đun 2: Gồm khối nguồn và khối điều khiển Có nguồn ổn áp 5v và mạchđiều khiển Arduino

- Mô đun 3: Gồm khối giao tiếp đầu ra và khối cơ cấu chấp hành Có mạch rơ

le và động cơ chốt cửa, đèn báo hiệu, còi

Mô hình gồm có các khối: Khối nguồn, khối thu phát tín hiệu, khối giaotiếp đầu vào, khối điều khiển, khối giao tiếp đầu ra, khối cơ cấu chấp hành

KHỐI ĐIỀU KHIỂN

KHỐI

GIAO TIẾP ĐẦU RA

KHỐI CƠ CẤU CHẤP HÀNH

KHỐI NGUỒN

KHỐI

GIAO TIẾP

ĐẦU VÀO

Hình 1 2 Sơ đồ khối hệ thống

+ Khối nguồn: Tạo nguồn điện áp một chiều 5VDC, 12VDC

+ Khối giao tiếp đầu vào: Giao tiếp giữa người và thiết bị, thông qua nútbấm, bộ thu phát sóng cao tần RF 315MHz, Bluetooth

+ Khối điều khiển: Sử dụng vi điều khiển để điều khiển thiết bị theođúng yêu cầu đưa ra

+ Khối giao tiếp đầu ra: Bao gồm các mạch rơle, triac, mạch khuếch đạicông suất để chuyển mạch, đóng ngắt, bật tắt, thay đổi cường độ hoạt độngcác thiết bị điện dân dụng Ngoài ra còn có màn hình LCD để hiển thị dữ liệucần thiết

+ Khối cơ cấu chấp hành: Bao gồm các thiết bị điện dân dụng: đèn, quạt,máy bơm nước, điều hòa nhiệt độ

Mô hình ứng dụng:

- Điện áp cung cấp: 220 VAC

- Kích thước (DxWxH): 50x35x40 (cm)

- Vật liệu thiết kế ngôi nhà là phomec

Mô hình ngôi nhà trên đó được lắp ráp một thiết bị thực thi (đèn, còi, động cơđóng/mở chốt cửa) Cụ thể:

+ Hệ thống thiết bị điện là đèn,còi,động cơ đóng/mở chốt cửa có thể điềukhiển thiết bị này bằng nhiều cách khác nhau (qua bộ thu phát RF,Bluetooth

1.3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống

- Mỗi cửa ra/vào của phòng thiết bị, phòng làm việc sẽ được gắn một hệthống khoá điện từ (electromagnetic)

- Để có thể ra/vào phòng thiết bị, phải ra lệnh điều khiển lệnh cho cửa tựđộng mở Cửa sẽ tự động đóng lại khi sai mã

Hình 1 3 Nguyên lý hoạt động bộ điều khiển cửa

Bộ điều khiển cửa sẽ bao gồm 2 chức năng chính hoạt động độc lập với

nhau:

- Chức năng mở cửa qua phím bấm trực tiếp

- Chức năng mở cửa qua điện thoại

Ngoài ra, hệ thống chấm công có thể lắp thêm một bộ lưu điện UPS để sửdụng trong trường hợp khi bị mất điện

Vì vậy, việc lắp đặt hệ thống điều khiển cửa mục đích phục vụ cho việc

mở cửa đơn thuần cũng có thể thay cho việc lắp đặt hệ thống kiểm soát vào

ra điều này không chỉ giúp tiện dụng mà còn tạo hình ảnh an toàn, hiệnđại

Để thực hiện được các chức năng này em đã sử dụng MODUNArduino, Bluetooth, phần mềm arduino lập trình

Arduino là một board mạch vi xử lý, nhằm xây dựng các ứng dụngtương tác với nhau hoặc với môi trường được thuận lợi hơn Phần cứng baogồm một board mạch nguồn mở được thiết kế trên nền tảng vi xử lý AVRAtmel 8bit, hoặc ARM Atmel 32-bit Những Model hiện tại được trang bịgồm 1 cổng giao tiếp USB, 6 chân đầu vào analog, 14 chân I/O kỹ thuật sốtương thích với nhiều board mở rộng khác nhau

Để hiểu hơn về tính năng của bộ điều khiển Arduino trong việc thiết kếmạch và lập trình, sau đây chương 2 sẽ giới thiệu lý thuyết về bộ điều khiểnArduino

Chương 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG KHÓA ĐIỆN TỬ SỬ DỤNG

BLUETOOTH 2.1 Cấu trúc phần cứng và nguyên lý làm việc của bộ RF

2.1.1 Khái niệm sóng RF

Sóng RF là gì? Radio Frequency có nghĩa là tần số Radio hay còn gọi làtần số vô tuyến điện Thường dùng trong truyền hình Năng lượng của RFthường dao động từ 3KHz – 300GHz Có khả năng điều chỉnh sao cho phùhợp với từng trường hợp khác nhau

âm thanh bất cứ đâu trên thế giới

Để thực hiện những thao tác điều khiển từ xa (bán tự động ) cần sử dụngmột thiết bị ngoại vi để có thể kết nối từ xa như modul RF Để điều khiểnđược modul này cần một tay phát tín hiệu RF

2.1.3 Cấu trúc phần cứng bộ RF

Hình 2 1 Bộ thu phát RF

Mạch bao gồm hai phần, phần phát (từ xa) và phần thu Khi nhấn bất kỳphím nào trong điều khiển từ xa, nó sẽ tạo ra các tín hiệu RF tương ứng vàcác tín hiệu này được nhận bởi phần thu Máy phát và máy thu ASK được sửdụng làm máy phát và máy thu Bộ mã hóa và giải mã HT12E, HT12D được

sử dụng trong mạch điện tử này

* Module Phát RF 315Mhz

Phần phát bao gồm một bộ mã hóa (HT 12E) và một bộ phát ASK Bộ mãhóa tạo địa chỉ 8 bit và dữ liệu 4 bit Có thể đặt địa chỉ bằng cách sử dụngcông tắc DIP được kết nối trong bộ mã hóa A0 đến A7 (chân 1 đến 8) Nếuthiết lập một địa chỉ trong mạch phát, địa chỉ này sẽ được yêu cầu trong phầnthu Vì vậy, máy thu và máy phát phải luôn luôn đặt cùng một địa chỉ

Thông số kỹ thuật

- Pin sử dụng : 12V/23A

- Chip Mã Hóa: PT2272

- Kênh truyền tín hiệu: 4 kênh

- Công suất truyền: 32mW

Thông số kỹ thuật

- Điện áp sử dụng: 5V

- I <4.5mA khi ở trạng thái nghỉ

- Tín hiệu ra: D0, D1, D2, D3 Khi chưa có tín hiệu các chân đầu ra ởmức 0, Khi có tín hiệu các chân lên 1.

- Sơ đồ chân

+ VT: Chân trạng thái, có tín hiệu sóng sẽ kích lên mức 1

+ D3: Chân Data out 3

+ D2: Chân Data out 2

+ D1: Chân Data out 1

+ D0: Chân Data out 0

+ 5V: Chân cấp nguồn 5V

+ GND: Chân Mass, cấp nguồn 0V

Ngoài ra còn có 1 lỗ ký hiệu ANT là chân nối anten ngoài

Module RF là loại thiết bị rất dễ bị nhiễu tín hiệu nên cần kết nối dây tínhiệu và nguồn thật chắc chắn, tốt nhất nên hàn chân để kết nối với VĐK

2.1.2 Nguyên lý làm việc

Khi được cấp nguồn: Chân VT- Chân báo tín hiệu khi nhận dữ liệu: Ởtrạng thái chờ đầu ra 0, khi có tín hiệu thì trạng trái lên 1 và trở về 0 khikhông còn tín hiệu)

Cụ thể, khi nhấn bất kỳ phím nào trong điều khiển từ xa, bộ mã hóa sẽ tạo

ra dữ liệu 4 bit tương ứng và gửi dữ liệu này với địa chỉ 8 bit bằng cách sửdụng bộ phát ASK Tần số truyền là 433 MHz Ngõ ra máy phát lên tới 8mWtại 315MHz với phạm vi khoảng 50m

- Tín hiệu ra: D0, D1, D2, D3 Khi chưa có tín hiệu các chân đầu ra ở mức

0, khi có tín hiệu các chân lên 1

Cụ thể, khi tác động nút nhấn, tín hiệu ngõ ra lên mức cao, nếu flip flopđang ở mức thấp thì nó sẽ lên mức cao Ngược lại nếu flip flop đang ở mứccao thì nó sẽ lật trạng thái xuống mức thấp Tín hiệu ngõ ra này không có khảnăng điều khiển relay trực tiếp Vì vậy, cần sử dụng transistor SL100 để điềukhiển thiết bị Thiết bị được kết nối với nguồn VAC thông qua relay và thiết

bị sẽ khởi động Relay sẽ được cấp điện lại khi nhấn cùng một công tắc trongđiều khiển từ xa Điều này là do đang nhấn cùng một công tắc trong điềukhiển từ xa Ngõ ra của bộ giải mã một lần nữa lên mức cao nên tín hiệu này

sẽ lại thay đổi trạng thái của flip flop Vì vậy, relay được cấp điện trở lại vàthiết bị chuyển sang trạng thái TẮT

- Khoảng cách hoạt động ổn định 30-50m (không vật cản)

2.2 Cấu trúc phần cứng và nguyên lý làm việc của bộ Bluetooth

Chức năng: Dùng để thiết lập giao tiếp dữ liệu không dây tầm ngắn giữa hai bộ vi điều khiển hoặc hệ thống

Cấu tạo:

Hình 2 4 Mô-đun HC-06

Mô-đun HC-06 có 6 chân như trong sơ đồ chân Trong đó chỉ cần sử dụng 4

chân để giao tiếp thành công mô-đun

2 Vcc + Cần cung cấp nguồn tích cực 5V cho chân này để cấp nguồn cho

2.3 Cấu trúc và hoạt động của vi điều khiển

Arduino là một bo mạch vi xử lý được dùng để lập trình tương tác với

các thiết bị phần cứng như cảm biến, động cơ, đèn hoặc các thiết bị khác Đặc

điểm nổi bật của Arduino là môi trường phát triển ứng dụng cực kỳ dễ sử

dụng, với một ngôn ngữ lập trình có thể học một cách nhanh chóng ngay cả

với người ít am hiểu về điện tử và lập trình Và Arduino có mức giá rất thấp

và tính chất nguồn mở từ phần cứng tới phần mềm

Arduino Uno là sử dụng chip Atmega328 Có 14 chân digital I/O, 6

chân đầu vào (input) analog, thạch anh dao động 16Mhz Một số thông số kỹ

thuật như sau:

Chip ATmega328

Số chân Digital I/O 14 (có 6 chân điều chế độ rộng xung

PWM)

bootloader

Sơ đồ chân của Arduino

Hình 2 5 Sơ đồ chân của Arduino

Arduino sử dụng cáp USB để giao tiếp với máy tính Thông qua cápUSB chúng ta có thể Upload chương trình cho Arduino hoạt động, ngoài raUSB còn là nguồn cho Arduino

a) Nguồn (2 và 3)

Khi không sử dụng USB làm nguồn thì chúng ta có thể sử dụng nguồnngoài thông qua jack cắm 2.1mm (cực dương ở giửa) hoặc có thể sử dụng 2chân Vin và GND để cấp nguồn cho Arduino

Bo mạch hoạt động với nguồn ngoài ở điện áp từ 5 – 20 volt Chúng ta

có thể cấp một áp lớn hơn tuy nhiên chân 5V sẽ có mực điện áp lớn hơn 5volt Và nếu sử dụng nguồn lớn hơn 12 volt thì sẽ có hiện tượng nóng và làm

hỏng bo mạch Khuyết cáo các bạn nên dùng nguồn ổn định là 5 đến dưới 12volt.

Chân 5V và chân 3.3V (Output voltage): các chân này dùng để lấynguồn ra từ nguồn mà chúng ta đã cung cấp cho Arduino Lưu ý: không đượccấp nguồn vào các chân này vì sẽ làm hỏng Arduino

Arduino Uno có 14 chân digital với chức năng input và output sử dụng

các hàm pinMode(), digitalWrite() và digitalRead().

Cũng trên 14 chân digital này còn một số chân chức năng đó là:

Serial: chân 0 (Rx), chân 1 (Tx) Hai chân này dùng để truyền (Tx) vànhận (Rx) dữ liêu nối tiếp TTL Có thể sử dụng nó để giao tiếp với cổngCOM của một số thiết bị hoặc các linh kiện có chuẩn giao tiếp nối tiếp

PWM (pulse width modulation): các chân 3, 5, 6, 9, 10, 11 trên bomạch có dấu “~” là các chân PWM chúng ta có thể sử dụng nó để điều khiểntốc độ động cơ, độ sáng của đèn…

SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK), các chân này hỗ trợgiao tiếp theo chuẩn SPI

I2C: Arduino hỗ trợ giao tiếp theo chuẩn I2C Các chân A4 (SDA) vàA5 (SCL) cho phép chúng tao giao tiếp giửa Arduino với các linh kiện cóchuẩn giao tiếp là I2C

d) Reset (7): dùng để reset Arduino

e) Khối điều khiển

Chức năng: Điều khiển sự hoạt động của ngôi nhà

Điều khiển mở nguồn

Điều khiển duy trì nguồn

Điều khiển quá trình mã hoá và giải mã tín hiệu

Điều khiển cấp nguồn cho khối hồng ngoại, Bluetooth,wifi

Điều khiển tín hiệu led

2.4 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của đèn led, động cơ đóng mở cửa

2.4.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của đèn led

* Khái niệm về đèn LED

Là cụm từ viết tắt của từ Tiếng Anh Light Emitting Diode Nó có nghĩa

là các đi ốt phát quang Và các đi ốt này được chứa trong con chip bán dẫn.Hoạt động của những con chip này sẽ được tác động khi có dòng điện chạyqua lấp đầy chỗ trống và sinh ra hiện tượng bức xạ ánh sáng

Do cấu tạo của các bán dẫn trong bóng đèn LED khác nhau Nên những bướcsóng khác nhau trên đèn LED cho ra lượng ánh sáng đơn sắc khác nhau

* Cấu tạo bóng đèn LED

Hình 2 6 Đèn led DC

Chip LED được xem như là trái tim của bóng đèn LED Trong chipLED có chứa 1 chip bán dẫn pha các tạp chất tạo ra các tiếp giáp là P-N.Trong đó, kênh P chứa lỗ trống, và kênh N chứa điện tử Khi hoạt động, thìdòng điện bên A-nốt (P) và K-ốt (N) sẽ được lấp đầy chỗ trống sinh ra hiệntượng bức xạ ánh sáng Khi bóng đèn sáng thì chip LED bắt buộc phải hoạtđộng

Tùy thuộc vào cấu tạo của chất bán dẫn mà đèn LED khi chiếu sẽ cho

ra những màu sắc khác nhau

* Nguyên lý hoạt động của đèn LED

Do thiết kế cấu tạo của đèn LED bao gồm 1 cực âm và 1 cực dươngđược tách ra khỏi 1 bán dẫn trung tâm Và khối bán dẫn này sẽ được nối bởi 2tiếp giáp là P-N Nên một khi có dòng điện tác động lên biên giới của 2 bênmặt tiếp giáp thì một số điện tử bị lỗ trống thu hút, sát lại gần nhau hơn

Sau đó, chúng sẽ có xu hướng kết hợp với nhau để tạo thành nguyên tửtrung hòa Sau khi quá trình đó diễn ra sẽ tạo nên hiện tượng giải phóng nănglượng dưới ánh sáng thông qua các lớp bảo vệ Nó sẽ định hướng bề mặt củađèn mà ánh sáng chiếu ra ngoài theo hướng đã được định sẵn

Cụ thể:

LED dựa trên công nghệ bán dẫn Hoạt động của LED giống với nhiềuloại điốt bán dẫn Khối bán dẫn loại p chứa nhiều loại lỗ trống tự do mangđiện tích dương nên khi ghép với khối bán dẫn n (Chứa các điện tử tự do) thìcác lỗ trống này có xu hướng chuyển động khuyếch tán sang khối n Cùng lúckhối p lại nhận thêm các điện tử (điện tích âm) từ khối n chuyển sang Kếtquả là khối p tích điện âm (thiếu hụt lỗ trống và dư thừa điện tử) trong khikhối n tích điện dương (thiếu hụt điện tử và dư thừa lỗ trống) Ở biên giới haibên mặt tiếp giáp, một số điện tử bị lỗ trống thu hút và khi chúng tiến lại gầnnhau, chúng có xu hường kết hợp với nhau tạo thành các nguyên tử trung hòa.Quá trình này có thể giải phóng năng lượng dưới dạng ánh sáng (hay các bức

xạ điện từ có bước sóng gần đó)

Tùy theo mức năng lượng giải phóng cao hay thấp mà bước sóng ánhsáng phát khác nhau (tức màu sắc của LED sẽ khác nhau) Mức năng lượng(và màu sắc của LED)hoàn toàn phụ thuộc vào cấu trúc năng lượng của cácnguyên tử chất bán dẫn - LED thường có điện thế phân cực thuận cao hơnđiốt thông thường, trong khoảng 1,5 đến 3V Nhưng điện thế phân cực nghịch

ở LED thì không cao Do đó LED rất dễ bị hư hỏng do điện thế ngược gây ra

2.4.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ đóng mở cửa

Hình 2 7 Hình ảnh khóa chốt điện

Khóa chốt điện từ LY-03 Nguồn điện: 12V DC, Công suất: 9.6W, Yêucầu nguồn cấp: 12VDC/1A

Chốt khóa điện có chức năng hoạt động như một ổ khóa cửa sử dụng Solenoid

để kích đóng mở bằng điện, được sử dụng nhiều trong nhà thông minh hoặccác loại tủ, cửa điện…Chốt khóa điện có chức năng hoạt động như một ổkhóa cửa sử dụng Solenoid để kích đóng mở bằng điện, được sử dụng nhiềutrong nhà thông minh hoặc các loại tủ, cửa điện…Khóa sử dụng điện áp 12VDC là loại thường đóng với chất lượng tốt, độ bền cao

Để cấp điện cho khóa chốt điện thì nguồn điện được điều khiển thôngqua khối thiết bị đóng ngắt

* Khối thiết bị đóng ngắt dùng Relay

Relay (Rơ-le) là một công tắc (khóa K) Nhưng khác với công tắc ở mộtchỗ cơ bản, rơ-le được kích hoạt bằng điện thay vì dùng tay người Chính vì

lẽ đó, rơ-le được dùng làm công tắc điện tử! Vì rơle là một công tắc nên nó có

2 trạng thái: đóng và mở.

Hình 2 8 Hình dáng và cấu tạo của rơle

Kết cấu relay gồm có một lõi sắt, một cuộn từ và một tiếp điểm Các tiếpđiểm sẽ có trạng thái thay đổi sau khi được cấp nguồn vào cuộn hút, tiếp điểmthường đóng sẽ mở ra và tiếp điểm thường mở sẽ đóng

Hình 2 9 Sơ đồ nguyên lý khối rơle

Hình 2 10Mặt trước khối role (3D)

Hình 2 11 Mặt sau khối role (3D)

Cụ thể Trong mô hình này em sử dụng mạch relay 4 kênh để đảo chiều

cho động cơ của rèm cửa và cửa cuốn

- Mô tả sản phẩm module relay 4 kênh

+ Relay 4 Kênh 5V gồm 4 rơ le hoạt động tại điện áp 5VDC, chịu được hiệuđiện thế lên đến 250VAC 10A Relay 4 kênh 5V được thiết kế chắc chắn, khảnăng 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 tiệndụng khi kết nối với vi điều khiển

+ Relay 4 kênh sử dụng chân kịch mức Thấp (0V), khi có tín hiệu 0V vàochân IN thì relay sẽ nhảy qua thường hở của Relay ứng dụng với relaymodule khá nhiều bao gồm cả điện DC hay AC

- Đặc điểm

+ Điện áp làm việc: 5 V

+ Có thể được điều trực tiếp bởi một loạt các vi điều khiển như: AVR, PIC,CÁNH TAY, PLC,

+ Kiểm soát các thiết bị khác nhau

+ Ngõ ra Relay tiếp xúc tối đa là AC250V 10A và DC30V 10A

+ Có led báo trạng thái, giúp cho việc sử dụng điện an toàn

+ Sử dụng rộng rãi cho tất cả điều khiển MCU, công nghiệp, sector điều khiểnPLC, nhà thông minh,

Hình 2 12 Module relay 4 kênh

Ngoài ra trong đề tài còn sử dụng các khối mạch thực hiện các chúc năng như sau:

* Khối hiển thị cảnh báo

+ Tần số âm thanh: 2500Hz

Hình 2 14 Mạch nguyên lý khối báo hiệu

- Tính năng

+ Là nguồn chuyển đổi từ AC 220V sang 12VDC

+ Nguồn có chức năng bảo vệ quá tải, nên khi sử dụng cho tải có côngsuất lớn cần khởi động mềm

cấp nguồn 9v vào module, sau khi giảm áp ta có thể lấp được nguồn 3A <9v như 5V hay 3.3V

- Thông số kĩ thuật

Module nguồn không sử dụng cách ly

Nguồn đầu vào từ 4V - 35V

Nguồn đầu ra: 1V - 30V

Dòng ra Max: 3A

Kích thước mạch: 53mm x 26mm

Đầu vào: INPUT +,

INPUT-Đầu ra: OUTPUT+,

OUTPUT-* Bàn phím ma trận mềm 3x4 keypad

Hình 2 17 Sơ đồ mạch nguồn giảm áp LM2596

Keypad chứa các nút nhấn cho phép người dùng nhập các chữ số, chữ cáihoặc ký hiệu vào bộ điều khiển Keypad 3x4 có 12 nút nhấn được bố trí thành

4 hàng và 3 cột, các nút nhấn cùng hàng và cùng cột được nối với nhau Đượcứng dụng trong các dự án nhà thông minh, hỗ trợ nhập dữ liệu vào vi điềukhiển,…

Thông số kỹ thuật

- Module bàn phím ma trận 3x4 loại phím mềm

- Độ dài cáp: 88mm

- Nhiệt độ hoạt động 0 ~ 70oC

- Đầu nối ra 7 chân

- Kích thước bàn phím 76.9 x 69.2 mm x 0.8 mm

- Tuổi thọ trung bình: 1 triệu đóng mở

* Kết nối nối module Bluetooh với Arduino theo sơ đồ dưới đây:

Nối dây nguồn cho module bluetooth HC- 06

Nối dây tín hiệu RX và TX.

Bước 2:

Trên module relay, các chân cấp nguồn cho module hoạt động là DC+ và DC- Chân tín hiệu là IN

Để bật tắt các thiết bị, các bạn nối các chân tín hiệu ra Relay

Nối chân IN của module Relay vào chân số 2 hoặc 3, 4 do các chân 2, 3 và 4 trên Arduino được dùng để xuất tín hiệu ra relay

Bước 3:

3 chân COM, NC và NO trên Relay có vai trò như một chiếc công tắc để điều khiển thiết bị điện COM là chân ở giữa, NO thường là mở và NC là thường đóng

Cũng tương tự như nối công tắc, ta nối Module replay với thiết bị điện.

Chương 3 THỰC NGHIỆM HỆ THỐNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

ĐỀ TÀI

3.1 Phần mềm Bluetooth controller, void controller

3.1.1 Giao tiếp bluetooth HC- 06

* Giới thiệu

- Bluetooth là chuẩn truyền thông không dây để trao đổi dữ liệu ở khoảngcách ngắn.Chuẩn truyền thông này sử dụng sóng radio ngắn(UHF radio) trongdải tần số ISM (2.4 tới 2.485 GHz) Khoảng cách truyền của module này vàokhoảng 10m

có một ic nguồn chuyển về điện áp 3.3V và cấp cho IC BC417

GND: Nối với chân nguồn GND

TXD,RND : đây là hai chân UART để giao tiếp module hoạt động ở

mức logic 3.3V

STATE: Không sử dụng đến

- Các chế độ hoạt động

HC-05 có hai chế độ hoạt động là Command Mode và Data Mode Ở chế

độ Command Mode ta có thể giao tiếp với module thông qua cổng serial trênmodule bằng tập lệnh AT quen thuộc Ở chế độ Data Mode module có thểtruyền nhận dữ liệu tới module bluetooth khác Chân KEY dùng để chuyểnđổi qua lại giữa hai chế độ này Có hai cách để bạn có thể chuyển module hoạtđộng trong chế độ Data Mode

Nếu module đang hoạt động ở chế Data Mode để có thể đưa modulevào hoạt động ở chế độ Command Mode bạn đưa chân KEY lên mức cao Lúcnày module sẽ vào chế độ Command Mode nhưng với tốc độ Baud Rate đượcbạn thiết lập lần cuối cùng Vì thế bạn phải biết baudrate hiện tại của thiết bị

để có thể tương tác được với nó nếu module chưa thiết lập lại lần nào thìmặc định của nó như sau:

Baudrate 9600, data 8 bits, stop bits 1, parity : none, handshake: none Mật khẩu: 1234

- Ở chế độ MASTER: module sẽ tự động dò tìm thiết bị bluetooth khác (1module bluetooth HC-06, usb bluetooth, bluetooth của laptop ) và tiến hànhpair chủ động mà không cần thiết lập gì từ máy tính hoặc smartphone

AT+RMAAD : ngắt kết nối với các thiết bị đã ghép

AT+ROLE=1 : đặt là module ở master

AT+RESET: reset lại thiết bị

AT+CMODE=0: Cho phép kết nối với bất kì địa chỉ nào

AT+INQM=0,5,5: Dừng tìm kiếm thiết bị khi đã tìm được 5 thiết bị hoặc sau5s

AT+PSWD=1234 Set Pin cho thiết bị

AT+INQ: Bắt đầu tìm kiếm thiết bị để ghép nối

Sau lệnh này một loạt các thiết bị tìm thấy được hiện thị Định ra kết quả saulệnh này như sau INQ:address,type,signal

Phần địa chỉ (address) sẽ có định dạng như sau: 0123:4:567890 Để sử dụngđịa chỉ này trong các lệnh tiếp theo ta phải thay dấu “:” thành “,”

0123:4:567890 -> 0123,4,5678

AT+PAIR=<address>,<timeout> : Đặt timeout(s) khi kết nối với 1 địa chỉslave

AT+LINK=<address> Kết nối với slave

3.1.2 Phần mềm Bluetooth controller, void controller

Kết nối qua Bluetooth trên thiết bị Android

Bạn có thể sử dụng Bluetooth để kết nối một số thiết bị với điện thoại mà không cần dây Sau khi bạn ghép nối thiết bị Bluetooth lần đầu, thiết bị của

bạn có thể tự động ghép nối Nếu điện thoại của bạn đã kết nối với thiết bị nào đó qua Bluetooth, thì ở đầu màn hình, bạn sẽ thấy biểu tượng

Bluetooth

* Tải phần mềm ứng dụng Bluetooth trên điện thoại

- Vào CH PLAY gõ bluetooth controller

Chọn ứng dụng HC-06

- Tải ứng dụng điều khiển qua giọng nói

Vào CH PLAY gõ bluetooth voice controller

Chọn ứng dụng Arduino bluetooth voice controller

3.2 Ngôn ngữ lập trình C

3.2.1 Ngôn ngữ C

C là một ngôn ngữ lập trình tương đối nhỏ gọn vận hành gần với phầncứng và nó giống với ngôn ngữ Assembler hơn hầu hết các ngôn ngữ bậc cao.Hơn thế, C đôi khi được đánh giá như là "có khả năng di động", cho thấy sựkhác nhau quan trọng giữa nó với ngôn ngữ bậc thấp như là Assembler, đó làviệc mã C có thể được dịch và thi hành trong hầu hết các máy tính, hơn hẳncác ngôn ngữ hiện tại trong khi đó thì

Assembler chỉ có thể chạy trong một số máy tính đặc biệt Vì lý do này Cđược xem là ngôn ngữ bậc trung

C đã được tạo ra với một mục tiêu là làm cho nó thuận tiện để viết cácchương trình lớn với số lỗi ít hơn trong mẫu hình lập trình thủ tục mà lạikhông đặt gánh nặng lên vai người viết ra trình dịch C, là những người bề bộnvới các đặc tả phức tạp của ngôn ngữ Cuối cùng C có thêm những chức năngsau:

- Một ngôn ngữ cốt lõi đơn giản, với các chức năng quan trọng chẳng hạn như

là những hàm hay việc xử lý tập tin sẽ được cung cấp bởi các bộ thư viện cácthủ tục

- Tập trung trên mẫu hình lập trình thủ tục, với các phương tiện lập trình theokiểu cấu trúc

- Một hệ thống kiểu đơn giản nhằm loại bỏ nhiều phép toán không có ý nghĩathực dụng

- Dùng ngôn ngữ tiền xử lý, tức là các câu lệnh tiền xử lý C, cho các nhiệm vụnhư là định nghĩa các macro và hàm chứa nhiều tập tin mã nguồn (bằng cáchdùng câu lệnh tiền xử lý dạng #include chẳng hạn)

- Mức thấp của ngôn ngữ cho phép dùng tới bộ nhớ máy tính qua việc sửdụng kiểu dữ liệu pointer

- Số lượng từ khóa rất nhỏ gọn

- Các tham số được đưa vào các hàm bằng giá trị, không bằng địa chỉ

- Hàm các con trỏ cho phép hình thành một nền tảng ban đầu cho tính đóng

và tính đa hình

- Hỗ trợ các bản ghi hay các kiểu dữ liệu kết hợp do người dùng từ khóa địnhnghĩa struct cho phép các dữ liệu liên hệ nhau có thể được tập hợp lại và đượcđiều chỉnh như là toàn bộ

Chính vì các đặc tính ưu việt và nổi bật của ngôn ngữ lập trình C nên em chọnngôn ngữ lập trình là ngôn ngữ C:

Cấu trúc một chương trình C:

//Đính kèm các file

#include <file.h>

#include <file.c>

//Khai báo biến toàn cục

unsigned char x,y;