Xây dựng hệ thống điều khiển nhà thông minh sử dụng ESP8266

LỜI MỞ ĐẦU Mỗi giai đoạn phát triển của lịch sử thế giới đều gắn liền với những cuộc cách mạng về khoa học kỹ thuật . Và ngày nay , cuộc cách mạng Internet of Things đã tạo nên những thay đổi đáng kể cuộc sống của chúng ta ở hiện tại và trong tương lai . Với sự phát triển 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 được gắn các cảm biến hoặc hệ thống điện tử đặc biệt cho phép chúng kết nối với nhau để thu thập và trao đổi dữ liệu . Các vật thể trong mạng lưới này có thể được kết nối với mạng Internet 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 động bật 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 thông thường , 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 chúngta nhiều phiền toái . Để giải quyết vấn đề trên , em đã lựa chọn đề tài : “ THIẾT KẾ MÔ HÌNH NHÀ THÔNG MINH SỬ DỤNG ESP8266” , ứng dụng công nghệ IOT vào đời sống . Giúp chúng ta có thể bật tắt các thiết bị trong nhà ở mọi lúc mọi nơi . Đây là một đề tài không mới , 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 tài của em trọng tâm sẽ thực hiện việc cải thiện tốc độ điều khiển thiết bị lên mức tối đa có thể , xây dựng giao diện điều khiển thiết bị có tính thẩm mỹ và thân thiện với người dùng . 

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ 1

***

BÁO CÁO MÔN ĐỒ ÁN HỆ THỐNG NHÚNG

ĐỀ TÀI HỆ THỐNG IOT

“Xây dựng hệ thống điều khiển nhà thông minh sử dụng ESP8266”

Giảng Viên Hướng Dẫn Nguyễn Ngọc Minh

Hà Nội

MỤC LỤC

Mục lục

LỜI MỞ ĐẦU 5

NỘI DUNG ĐỀ TÀI: 6

PHẦN I CÁC LINH KIỆN ĐƯỢC SỬ DỤNG 6

1.1 Cảm biến đo nhiệt đọ độ ẩm ( DHT11) 6

1.2 Đèn LED 7

Đèn LED là gì ? 7

Các loại LED thường gặp 8

1 LED thường (3mm hoặc 5mm) 8

2 LED siêu sáng (3mm và 5mm) 8

3 LED dán (SMD) 9

3 LED RGB (5mm) 10

Những ứng dụng về LED 10

1.3 Giới thiệu về ESP8266 NodeMCU 10

Tính năng của NODEMCU ESP8266 13

Cấu hình chân / Sơ đồ chân 13

Thông số kỹ thuật mô-đun Wi-Fi ESP8266 13

Sơ đồ mạch / Cách sử dụng? 14

Nơi sử dụng / Ứng dụng của Mô-đun Wi-Fi ESP8266 15

PHẦN II SƠ ĐỒ KHỐI VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 18

2.1 Sơ đồ khối: 18

2.2 Nguyên lý hoạt động từng khối của mạch 18

 Khối nguồn: 19

 Khối ngõ ra công suất: 19

 Khối cảm biến: 19

• Giải thích: 21

Phần 3: Cài đặt và chuẩn bị 21

* Arduino IDE 21

Cài đặt thư viện Arduino 23

3.1 Các file code 30

Phần 4 : Tổng kết và sản phẩm 36

4.1 : Sản phẩm 36

4.2 Ưu nhược điểm và hướng phát triển: 37

4.2.1 Ưu điểm 37

4.2.2 Khuyết điểm 37

4.2.3 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 37

Lời Cảm Ơn 39

LỜI MỞ ĐẦU

Mỗi giai đoạn phát triển của lịch sử thế giới đều gắn liền với những cuộc cách mạng vềkhoa học kỹ thuật Và ngày nay , cuộc cách mạng Internet of Things đã tạo nên những thay đổiđáng kể cuộc sống của chúng ta ở hiện tại và trong tương lai Với sự phát triển của Internet ,Smartphone và đặc biệt là các thiết bị cảm biến , Internet of Things ( IOT ) đang trở thành xuhướng mới của thế giới IOT là một mạng lưới các vật thể được gắn các cảm biến hoặc hệthống điện tử đặc biệt cho phép chúng kết nối với nhau để thu thập và trao đổi dữ liệu Các vậtthể trong mạng lưới này có thể được kết nối với mạng Internet cho mục đích điều khiển và giámsát 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 động bật lên , Những điều chỉ có trong phim khoahọc 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 bịbằng công tắc thông thường Hiện nay , chúng ta bị chi phối bởi nhiều thứ Việc chúng ta rakhỏi nhà mà quên tắt đèn , điều hòa là chuyện không hiếm gặp Với công tắc thông thường ,khi chúng ta rời khỏi nhà mà vẫn quên tắt các thiết bị trong nhà Để tắt các thiết bị thì chỉ cáchquay trở lại về nhà rồi tắt chúng Điều này đôi khi gây ra cho chúngta nhiều phiền toái

Để giải quyết vấn đề trên , em đã lựa chọn đề tài : “ THIẾT KẾ MÔ HÌNH NHÀTHÔNG MINH SỬ DỤNG ESP8266” , ứng dụng công nghệ IOT vào đời sống Giúp chúng ta

có thể bật tắt các thiết bị trong nhà ở mọi lúc mọi nơi Đây là một đề tài không mới , nhiều anhchị khóa trước cũng đã thực hiện Nhưng vẫn còn nhiều điểm cần cải thiện đó là tốc độ đápứng khi điều khiển thiết bị và giao diện điều khiển thiết bị Vì vậy đề tài của em trọng tâm sẽthực hiện việc cải thiện tốc độ điều khiển thiết bị lên mức tối đa có thể , xây dựng giao diệnđiều khiển thiết bị có tính thẩm mỹ và thân thiện với người dùng

NỘI DUNG ĐỀ TÀI:

- Thiết kế xây dựng mạch điện đo nhiệt độ và độ ẩm hiển thị và giao tiếp qua web , sửdụng KIT ESP8266, kết nối và hiển thị kết quả trên máy tính qua WIFI

Đặt Vấn Đề:

Ngày nay, công nghệ kết nối đầu tiên cần nhắc đến hiển nhiên là Wifi –

công nghệ kết nối không dây phổ biến nhất hiện nay Cũng vì tính phổ biến

của dạng kết nối này mà cái tên Wifi thường bị lạm dụng để chỉ kết nối

không dây nói chung Lí do mà kết nối Wifi được ưa chuộng như vậy đơn

giản là vì khả năng hoạt động hiệu quả trong phạm vi vài chục đến vài trăm

mét của các mạng WLAN Và trong thời đại công nghiệp hóa hiện đại hóa

hiện nay, việc phát minh và chế tạo ra các thiết bị thông minh có khả năng

điều khiển từ xa đang và sẽ rất được quan tâm và rất hữu ích cho cuộc sống

hàng ngày Vì mục tiêu công nghệ hiện đại hóa ngày càng phát triển, em đã

quyết định làm một đồ án “Giám sát nhiệt độ độ ẩm và điều khiển thiết bị

điện qua internet” Đề tài của em ngoài việc điều khiển thiết bị độc lập thì

còn giám sát nhiệt độ trong ngôi nhà Khi dự án hoàn thành chúng ta có thể

điều khiển các thiết bị điện trong nhà… bằng cách tương tác qua các nút

nhấn để hiển thị trạng thái hoạt động trên điện thoại và máy tính Như vậy,

dù chúng ta ở bất cứ nơi nào có internet đều có thể giám sát và điều khiển

được các thiết bị đã kết nối với module điều khiển Khi dự án thành công và

được áp dụng rộng rãi thì sẽ rất tiện lợi cho cuộc sống thường ngày, giúp cho

đất nước ngày càng phát triển.

PHẦN I CÁC LINH KIỆN ĐƯỢC SỬ DỤNG

1.1 Cảm biến đo nhiệt đọ độ ẩm ( DHT11)

DHT11 Là cảm biến nhiệt độ, độ ẩm rất thông dụng hiện nay vì chi phí rẻ và rất dễ lấy

dữ liệu thông qua giao tiếp 1-wire ( giao tiếp digital 1-wire truyền dữ liệu duy nhất) Cảm biến được tích hợp bộ tiền xử lý tín hiệu giúp dữ liệu nhận về được chính xác mà không cần phải qua bất kỳ tính toán nào.

 Đặc điểm:

o Điện áp hoạt động : 3V - 5V (DC)

o Dải độ ẩm hoạt động : 20% - 90% RH, sai số ±5%RH

o Dải nhiệt độ hoạt động : 0°C ~ 50°C, sai số ±2°C

o Tần số lấy mẫu tối đa: 1 Hz

o Khoảng cách truyển tối đa: 20m

 Sơ đồ chân Cảm biến DHT11 gồm 2 chân cấp nguồn, và 1 chân tín hiệu Hiện nay, thông dụng ngoài thị trường có hai loại đóng gói cho DHT11: 3 chân và 4 chân Xem các hình dưới

 Nhận xét: Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11 với giá thành rẻ, dễ sử dụng, thích hợp sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu độ chính xác không cao, môi trường không khắc nghiệt.

Các loại LED thường gặp

1 LED thường (3mm hoặc 5mm)

Là loại LED có màu của lớp vỏ bên ngoài trùng với ánh sáng nó phát ra, chẳng hạn như sau:

Loại LED này khá to và sáng khá yếu, vì vậy thường được dùng trong các mạch tiết kiệm năng

lượng hoặc làm LED báo trạng thái Bạn có thấy dòng ghi chú 3mm hoặc 5mm, đó là đường

kính của LED đấy Mình không thích dùng loại này vì đơn giản là nó sáng yếu quá ra ngoàiđường mình không thấy gì hết! Giá của LED khi mua lẻ là khoảng 3-5k/10 con (tùy vào màu)

2 LED siêu sáng (3mm và 5mm)

Thực chất LED siêu sáng cũng không khác gì nhiều so với LED thường, cũng chung kích cỡ,nhưng có điều nó sáng hơn và lớp vỏ bên ngoài là trong suốt Loại này đắt gần gấp đôi LEDthương, nhưng được cái sáng rõ, sáng đẹp và "trong suốt" Đây là một số ví dụ về LED siêusáng, bạn thấy nó có lớp vỏ không màu nhưng phát ra ánh sáng khác nhau

3 LED dán (SMD)

LED dán nó cũng có 2 cực âm dương Loại này cũng có nhiều kiểu kích thước, nhưng đặc điểmchung của nó là cực kì nhỏ và hàn trên mặt đồng của mạch Vì vậy, loại LED này chỉ dùng chocác mạch đồng 2 mặt hoặc các loại mạch in dùng loại này vì chỉ nên dùng cho công nghiệpmạch in, và nếu kĩ năng hàn của bạn không cao thì tốt nhất không nên đụng đến các loại LEDdán, vì nó rất nhỏ mà tốn công sức để hàn

3 LED RGB (5mm)

Nó chính là loại LED siêu sáng thôi nhưng lại có đến 3 màu trong một con LED duy nhất (R = red = đỏ; G = Green = xanh lá; B = Blue = Xanh dương) Điều đó có nghĩa là bạn có thể làm con LED sáng với mọi màu mà bạn thích Tuy nhiên, nó hơi phức tạp một chút, nó sẽ có 4 chân, trong đó có một chân dương chung và 3 chân RGB, bạn xem hình sau để xác định các chân của LED RGB

Bạn sẽ phải dùng xung PWM để điều khiển LED GRB sáng nhiều màu theo ý thích LED GRBcũng có loại LED dán SMD (ứng dụng trong TV LED) Mình không nghiên cứu sâu về LEDRGB vì nó khá khó cho newbie Mình sẽ dành thời gian cho LED RGB hơn ở các bài sau.Những ứng dụng về LED

 Ứng dụng trong chiếu sáng và trang trí nhà ở

 Ứng dụng của đèn led trong công nghiệp Chiếu sáng đường đi với đèn led Giúp chiếu sáng an ninh khu vực kho bãi, cảng tàu

 Ứng dụng của đèn led trong nông nghiệp Bổ sung ánh sáng cho cây trồng

 Ứng dụng đèn Led trong y học

1.3 Giới thiệu về ESP8266 NodeMCU

ESP8266 là dòng chip tích hợp Wi-Fi 2.4Ghz có thể lập trình được, rẻ tiền

được sản xuất bởi một công ty bán dẫn Trung Quốc: Espressif Systems Được

phát hành đầu tiên vào tháng 8 năm 2014, đóng gói đưa ra thị trường dạng

Module ESP-01 Có khả năng kết nối Internet qua mạng Wi-Fi một cách nhanh

chóng và sử dụng rất ít linh kiện đi kèm Với giá cả có thể nói là rất rẻ so với

tính năng và khả năng ESP8266 có thể làm được ESP8266 có một cộng đồng

các nhà phát triển trên thế giới rất lớn, cung cấp nhiều Module lập trình mã mở

giúp nhiều người có thể tiếp cận và xây dựng ứng dụng rất nhanh Hiện nay tất

cả các dòng chip ESP8266 trên thị trường đều mang nhãn ESP8266EX, là phiên

bản nâng cấp của ESP8266, đã có hơn 14 phiên bản ESP ra đời, trong đó phổ

biến nhất là ESP-12.

Hình ảnh thực tế của Chip NODEMCU ESP8266

Module ESP8266 có các chân dùng để cấp nguồn và thực hiện kết nối.

Chức năng của các chân như sau:

+ VCC: 3.3V lên đến 300Ma

+ GND: Chân Nối đất

+ Tx: Chân Tx của giao thức UART, kết nối đến chân Rx của vi điều khiển.

+ Rx: Chân Rx của giao thức UART, kết nối đến chân Tx của vi điều khiển.

+ RST: chân reset, kéo xuống mass để reset.

+ 10 chân GPIO từ D0 – D8, có chức năng PWM, IIC, giao tiếp SPI, 1-Wire

và ADC trên chân A0

+ Kết nối mạng wifi (có thể là sử dụng như điểm truy

cập và/hoặc trạm máy chủ lưu trữ một, máy chủ web), kết

nối internet để lấy hoặc tải lên dữ liệu.

Hình 1.7 Hình ảnh sơ đồ chân kết nối ESP8266

Module ESP-12 kết hợp với firmware ESP8266 trên Arduino và thiết kế phần

cứng giao tiếp tiêu chuẩn đã tạo nên NodeMCU, loại Kit phát triển ESP8266

phổ biến nhất trong thời điểm hiện tại Với cách sử dụng, kết nối dễ dàng, có thể

lập trình, nạp chương trình trực tiếp trên phần mềm Arduino, đồng thời tương

tích với các bộ thư viện Arduino sẵn có.

Tính năng của NODEMCU ESP8266

➢ Thông số kĩ thuật:

• IC chính: ESP8266 Wifi SoC.

• Phiên bản firmware: NodeMCU Lua

• Chip nạp và giao tiếp UART: CP2102.

• GPIO tương thích hoàn toàn với firmware Node MCU.

• Cấp nguồn: 5VDC MicroUSB hoặc Vin.

• GIPO giao tiếp mức 3.3VDC

• Tích hợp Led báo trạng thái, nút Reset, Flash.

• Tương thích hoàn toàn với trình biên dịch Arduino.

• Kích thước: 25 x 50 mm

1.4 Modun wifi 8266

Cấu hình chân / Sơ đồ chân

Sơ đồ chân / cấu hình chân mô-đun Wi-Fi ESP8266 được hiển thị trong hình bên dưới

Mô-đun Wi-Fi ESP8266-01 chạy ở hai chế độ

Cấu hình chân của ESP8266

Chế độ Flash: Khi các chân GPIO-0 và GPIO-1 hoạt động ở mức cao, thì mô-đun sẽ chạy

chương trình, chương trình được tải lên đó

Chế độ UART: Khi GPIO-0 hoạt động ở mức thấp và GPIO-1 hoạt động ở mức cao, thì

mô-đun hoạt động ở chế độ lập trình với sự trợ giúp của giao tiếp nối tiếp hoặc bảng Arduino

Thông số kỹ thuật mô-đun Wi-Fi ESP8266

Thông số kỹ thuật hoặc tính năng của mô-đun Wi-Fi ESP8266 được đưa ra bên dưới.

 Đây là một mô-đun Wi-Fi mạnh mẽ có sẵn với kích thước nhỏ gọn với mức giá rất thấp

 Nó dựa trên lõi vi xử lý 32-bit L106 RISC và chạy ở 80 MHz

 Nó chỉ yêu cầu nguồn điện 3,3 Volts

 Mức tiêu thụ hiện tại là 100 m Amps

 Điện áp Đầu vào / Đầu ra (I / O) tối đa là 3,6 Volts

 Nó tiêu thụ dòng điện 100 mA

 Dòng nguồn đầu vào / đầu ra tối đa là 12 mA

 Tần số của MCU 32-bit công suất thấp tích hợp là 80 MHz

 Kích thước của bộ nhớ flash là 513 kb

 Nó được sử dụng như một điểm truy cập hoặc trạm hoặc cả hai

 Nó hỗ trợ giấc ngủ sâu dưới 10 microAmps

 Nó hỗ trợ giao tiếp nối tiếp để tương thích với một số nền tảng phát triển như Arduino

 Nó được lập trình bằng cách sử dụng lệnh AT, Arduino IDE hoặc tập lệnh Lua

 Nó là một mô-đun Wi-Fi 2,4 GHz và hỗ trợ xác thực WPA / WPA2, WEP và mạng mở

 Nó sử dụng hai giao thức truyền thông nối tiếp như I2C (Mạch tích hợp liên thông) vàSPI (Giao diện ngoại vi nối tiếp)

 Nó cung cấp chuyển đổi tương tự sang kỹ thuật số 10 bit

 Loại điều chế là PWM (Điều chế độ rộng xung)

 UART được bật trên các chân chuyên dụng và chỉ để truyền, nó có thể được bật trênGPIO2

 Đây là mô-đun Wi-Fi IEEE 802.11 b / g / n với LNA, bộ khuếch đại công suất, balun,công tắc TR tích hợp và các mạng phù hợp

 Chân GPIO - 17

 Dung lượng bộ nhớ của RAM hướng dẫn - 32 KB

 Kích thước bộ nhớ của bộ nhớ đệm chỉ dẫn RAM - 32 KB

 Kích thước của dữ liệu người dùng RAM- 80 KB

 Kích thước của RAM dữ liệu hệ thống ETS - 16 KB

Sơ đồ mạch / Cách sử dụng?

Có một số kỹ thuật và IDE có sẵn bằng cách sử dụng mô-đun Wi-Fi ESP8266 Arduino IDE là

kỹ thuật được sử dụng phổ biến nhất Bây giờ, chúng ta hãy tìm hiểu hoạt động của ArduinoIDE bằng cách sử dụng mô-đun Wi-Fi ESP8266 Sơ đồ mạch / cách sử dụng thiết bị ArduinoIDE hoặc FTDI được minh họa trong hình bên dưới

Sơ đồ mạch của Mô-đun ESP8266

Nguồn điện cần thiết cho đun ESP8266 chỉ là 3,3 Volts Nếu nó lớn hơn 3,7 Volts, thì đun sẽ bị hỏng và điều này dẫn đến hỏng mạch Do đó, cần phải lập trình mô-đun Wi-Fi ESP-

mô-01 bằng cách sử dụng bảng Arduino hoặc thiết bị FTDI, hỗ trợ nguồn cung cấp 3,3 Volts lậptrình Người dùng nên mua một thiết bị FTDI hoặc một bảng Arduino

Sự cố phổ biến nhất với mô-đun ESP-01 là sự cố cấp nguồn Chân 3,3 Volts trên bảng Arduinođược sử dụng để cấp nguồn cho mô-đun này hoặc đơn giản là chúng ta có thể sử dụng bộ chiatiềm năng Vì vậy, để cung cấp dòng điện tối thiểu 500 mA, bộ điều chỉnh điện áp hỗ trợ 3,3Volts là bắt buộc Bộ điều chỉnh điện áp LM317 thực hiện công việc này rất dễ dàng và hiệuquả

Công tắc lập trình SW2 được nhấn để kết nối chân GPIO-0 với GND (Ground) Đây là chế độlập trình để người dùng tải lên mã Sau khi tải mã lên, công tắc sẽ được phát hành

Nơi sử dụng / Ứng dụng của Mô-đun Wi-Fi ESP8266

Các ứng dụng của mô-đun Wi-Fi ESP8266 được đưa ra bên dưới

 Cổng thông tin điểm truy cập

 Ghi dữ liệu không dây

 Được sử dụng để học các nguyên tắc cơ bản về mạng

 Ổ cắm và bóng đèn thông minh

 Hệ thống tự động hóa nhà thông minh

1.5. Các chuẩn giao tiếp được sử dụng:

1.5.1 Chuẩn giao tiếp UART:

UART là viết tắt của Universal Asynchronous Receiver – Transmitter có

nghĩa là truyền dữ liệu nối tiếp bất đồng bộ Truyền dữ liệu nối tiếp bất đồng

bộ có 1 đường phát dữ liệu và 1 đường nhận dữ liệu, không có tín hiệu xung

clock nên gọi là bất đồng bộ Để truyền được dữ liệu thì cả bên phát và bên

nhận phải tự tạo xung clock có cùng tần số và thường được gọi là tốc độ

baud, ví dụ như 2400 baud, 4800 baud, 9600 baud

2.

Hệ thống truyền dữ liệu bất đồng bộ.

Giao tiếp UART chế độ bất đồng bộ sử dụng một dây kết nối cho mỗi chiều

truyền dữ liệu do đó để quá trình truyền nhận dữ liệu thành công thì việc tuân

thủ các tiêu chuẩn truyền là hết sức quan trọng Sau đây là các khái niệm

quan trọng trong chếđộ truyền thông này

Baud rate (tốc độ Baud): Để việc truyền và nhận bất đồng bộ xảy ra thành

công thì các thiết bị tham gia phải thống nhất với nhau về khoảng thời gian

dành cho 1 bit truyền, hay nói cách khác tốc độ truyền phải được cài đặt như

nhau trước khi truyền nhận, tốc độ này gọi là tốc độ Baud Tốc độ Baud là số

bit truyền trong một giây Ví dụ, nếu tốc độ Baud được đặt là 9600 bit/giây

thì thời gian dành cho một bit truyền là 1/9600~104.167us.

Frame (khung truyền): Do truyền thông nối tiếp mà nhất là nối tiếp bất đồng

bộ rất dễ mất hoặc sai lệch dữ liệu, quá trình truyền thông theo kiểu này phải

tuân theo một số quy cách nhất định Bên cạnh tốc độ Baud, khung truyền là

một yếu tố quan trọng tạo nên sự thành công khi truyền và nhận Khung

truyền bao gồm các quy định về số bit trong mỗi lần truyền, các bit báo hiệu

như bit Start và bit

Stop, các bit kiểm tra như Parity, ngoài ra số lượng các bit dữ liệu trong mỗi

lần truyền cũng được quy định bởi khung truyền

Để bắt đầu cho việc truyền dữ liệu bằng UART, một START bit được gửi

đi, sau đó là các bit dữ liệu và kết thúc quá trình truyền là STOP bit

Start bit: Là bit đầu tiên được truyền trong một khung truyền, bit này có chức

năng báo cho thiết bị nhận biết rằng có một gói dữ liệu sắp được truyền tới.

Start bit là bit bắt buộc phải có trong khung truyền.

Data: Data hay dữ liệu cần truyền là thông tin chính mà chúng ta cần gửi và

nhận Dữ liệu cần truyền không nhất thiết phải là gói 8 bit, có thể quy định số

lượng bit của dữ liệu là 5, 6, 7, 8 hoặc 9 Trong truyền thông nối tiếp

USART, bit có ảnh hưởng nhỏ nhất của dữ liệu sẽ được truyền trước và cuối

cùng là bit có ảnh hưởng lớn nhất.

Parity bit: Là bit dùng kiểm tra dữ liệu truyền đúng không (một cách tương

đối) Có 2 loại parity là parity chẵn và parity lẻ Parity chẵn nghĩa là số lượng

bit 1 trong dữ liệu bao gồm bit parity luôn là số chẵn Ngược lại, tổng số

lượng các bit 1 trong parity lẻ luôn là lẻ Ví dụ, nếu dữ liệu của bạn là

10111011 nhị phân, có tất cả 6 bit 1 trong dữ liệu này, nếu parity chẵn được

dùng, bit parity sẽ mang giá trị 0 để đảm bảo tổng các bit 1 là số chẵn (6 bit

1) Nếu parity lẻ được yêu cầu thì giá trị của parity bit là 1 Parity bit không

phải là bit bắt buộc và vì thế chúng ta có thể loại bit này khỏi khung truyền.

Stop bits: Là một hoặc các bit báo cho thiết bị nhận rằng một gói dữ liệu đã

được gửi xong Sau khi nhận được stop bits, thiết bị nhận sẽ tiến hành kiểm

tra khung truyền để đảm bảo tính chính xác của dữ liệu Stop bits là các bit

bắt buộc xuất hiện trong khung truyền.

Khung truyền phổ biến nhất là (Start bit + 8 bit dữ liệu + stop bit).

PHẦN II SƠ ĐỒ KHỐI VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

2.1 Sơ đồ khối:

Tóm tắt nguyên lý hoạt động:

ESP8266 sẽ tiến hành kết nối Internet (Wifi), và thiết lập kết nối với Server Đợi khi kết nốithành công Nếu có trao đổi dữ liệu với Server (người dùng tác động vào giao diện ứng dụngAndroid hoặc có tín hiệu từ Server hoặc nút nhấn gửi xuống), thì thiết bị sẽ được điều khiểntheo yêu cầu người dùng

2.2 Nguyên lý hoạt động từng khối của mạch

a, Giới thiệu và nguyên lí hoạt động.

Trung tâm điều khiển hoạt động của toàn bộ hệ thống Nhận tín hiệu từ sever,

Cảm biến DHT11

Broker của MQTT

Esp8266

xử lý sau đó chuyển tín hiệu điều khiển đến khối công suất thực thi, tiếp theo dữ

liệu được gửi lên khối Server Khối cảm biến nhiệt độ sử dụng cảm biến DHT11

có khả năng đo cả 2 thông số nhiệt độ và độ ẩm.

 Khối nguồn:

Cấp nguồn cho toàn mạch, sử dụng nguồn 5VDC cấp cho khối xử lý trung tâm,

mạch Relay, cảm biến và nguồn 220VAC cho các thiết bị điện.

 Khối ngõ ra công suất:

Đóng ngắt các tiếp điểm Relay theo sự điều khiển của ngõ ra vi điều khiển, từ

đó điều khiển các thiết bị điện (220VAC) Đồng thời cách ly giữa mạch công

suất và mạch điều khiển.

 Khối cảm biến:

Có chức năng giám sát nhiệt độ và độ ẩm của môi trường để đảm bảo tính an

toàn cho hệ thống.

2.3 Lưu đồ thuật toán:

Dựa vào lưu đồ ta thấy hoạt động của hệ thống hoạt động rõ ràng Khi bắt đầu

quá trình hoạt động thì sẽ thực hiện việc khởi tạo hệ thống Kiểm tra hệ thống có

được thiết lập hay chưa.

Hệ thống sẽ thực hiện việc kiểm tra xem có nhận được tín hiệu điều khiển hay

chưa Nếu có nhận được tín hiệu thì bắt đầu quá trình xử lý và đưa ra để điều

khiển thiết bị được kết nối.