BÁO cáo CUỐI ký môn IOT cơ bản lắp MẠCH điện và VIẾT CHƯƠNG TRÌNH điều KHIỂN 3 đèn LED

PHẦN 1 – GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀIHình 1.1.1: Minh họa phần mềm điều khiển đèn từ xaThời đại cuộc cách mạng công nghệ 4.0 ngày càng tiến bộ và phát triền kết hợp với

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

BÁO CÁO CUỐI KÝ MÔN IOT CƠ BẢN

LẮP MẠCH ĐIỆN VÀ VIẾT CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 3 ĐÈN LED

Người hướng dẫn: TS HÀ DUY HƯNG Người thực hiện: HOÀNG TRUNG ĐỨC – 519H0284

MẠCH VĨNH HÀO – 520H0532 NGUYỄN THÀNH LONG – 519H0189 TRẦN DUY PHÚ – 520H0567

LÊ QUỐC HUY – 520H0536

Nhóm: 3

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2022

BÁO CÁO CUỐI KÝ MÔN IOT CƠ BẢN

LẮP MẠCH ĐIỆN VÀ VIẾT CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 3 ĐÈN LED

Người hướng dẫn: TS HÀ DUY HƯNG Người thực hiện: HOÀNG TRUNG ĐỨC – 519H0284

MẠCH VĨNH HÀO – 520H0532 NGUYỄN THÀNH LONG – 519H0189 TRẦN DUY PHÚ – 520H0567

LÊ QUỐC HUY – 520H0536

Nhóm: 3

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2022

2

LỜI CẢM ƠN

Chúng em xin chân thành gửi lời cảm ơn này đến thầy Hà Duy Hưng đã tận tình giảng dạy, truyền đạt kiến thức để chúng em có thể hoàn thành bài báo cáo giữa kỳ này Song song với đó, chúng em cũng xin gửi lời cảm ơn đến Khoa Công Nghệ Thông Tin, trường Đại học Tôn Đức Thắng vì đã tạo điều kiện cho chúng em học tập, nghiên cứu trong suốt quá trình học tập môn học này nói riêng và cả quá trình học tại môi trường Đại học nói chung

Lời cuối cùng, em xin kính chúc toàn thể quý thầy, cô tràn đầy sức khỏe, có nhiềunăng lượng và gặt hái được nhiều thành công vang dội trong sự nghiệp cao quý củamình!

ĐỒ ÁN ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG

Tôi xin cam đoan đây là sản phẩm đồ án của chúng tôi và được sự hướng dẫn của Thầy HàDuy Hưng Các nội dung nghiên cứu, kết quả trong đề tài này là trung thực và chưa công bố dưới bất kỳ hình thức nào trước đây Những số liệu trong các bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá được chính tác giả thu thập từ các nguồn khác nhau có ghi rõ trong phần tài liệu tham khảo

Ngoài ra, trong đồ án còn sử dụng một số nhận xét, đánh giá cũng như số liệu của các tác giả khác, cơ quan tổ chức khác đều có trích dẫn và chú thích nguồn gốc

Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung đồ án của mình Trường đại học Tôn Đức Thắng không liên quan đến những vi phạm

tác quyền, bản quyền do tôi gây ra trong quá trình thực hiện (nếu có)

TP Hồ Chí Minh, ngày 12 tháng 11 năm 2022

Tác giả(Ký tên và ghi rõ họ tên)

PHẦN XÁC NHẬN VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA GIẢNG VIÊN

Phần xác nhận của giảng viên hướng dẫn

_ _ _ _ _ _ _

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày tháng năm

(Ký tên và ghi rõ họ tên)

Phần đánh giá của giảng viên chấm bài

_ _ _ _ _ _ _

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày tháng năm (Ký tên và ghi rõ họ tên)

5

MỤC LỤCLỜI CẢM ƠN

ĐỒ ÁN ĐƯỢC HOÀN THÀNH

PHẦN XÁC NHẬN VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA GIẢNG VIÊN MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH ẢNH

PHẦN 1 - GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

1.2 LÝ DO CHỌN ĐÈ TÀI

1.3 PHÂN CHIA CÔNG VIỆC

1.4 YÊU CẦU VÀ NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI

PHẦN 2 - TÌM HIỂU LINH KIỆN

2.1 MODULE WIFI ESP8266

2.2 ĐÈN LED

2.3 ĐIỆN TRỞ

2.4 BREADBOARD MB-102

2.5 DÂY CẮM TESTBOARD

PHẦN 3 - THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH

3.1 CÁC BƯỚC THIẾT KẾ LẮP MẠCH ĐIỆN ĐỀ TÀI

3.2 SƠ ĐỒ KHỐI

3.3 SƠ ĐỒ MẠCH NGUYÊN LÝ

3.4 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH

3.5 LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT

Hình 2.1.1: Module wifi ESP8266

Hình 2.1.2: Chức năng điều khiển thiết

bị từ xa qua website

Hình 2.1.3: Chức năng cập nhật

Firmware từ xa cho ESP8266

Hình 2.1.4: Chức năng Điều khiển bằng

giọng nói sử dụng ESP8266

Hình 2.1.5: Sơ đồ các chân của

ESP8266-12E NodeMCU Kit

Hình 2.1.6 Bảng thông số của các loại

màu của đèn LED 5mm

Hình 2.1.7 Ký hiệu các cực Cathode,

Anode và hướng của ánh sáng phát đi

Hình 2.1.8 Hình mẫu của điện trở

Hình 2.1.9 Bảng màu tính giá trị của

Hình 3.1.7 Thiết lập Web Dashboardcho 3 đèn Led trên laptop

Hình 3.1.8 Thiết lập Web Dashboardcho 3 đèn Led trên điện thoại

Hình 3.1.9 Thiết lập Datastreams tươngứng với 3 đèn Led

Hình 3.1.10 Mô hình đề tài đã hoànthành

Hình 3.2.1 Sơ đồ khốiHình 3.3.1 Sơ đồ mạch nguyên lýHình 3.5.1 Lưu đồ giải thuậtHình 3.6.1 Sơ đồ mạch LayoutHình 3.7.1 Mạch thực tế theo thủ côngHình 3.7.2 Mạch thực tế theo ứng dụngHình 3.8.1 Mô hình thực tế

Hình 3.9.1 Giao diện phần mềm lậptrình Arduino

Hình 3.9.2 Giao diện thư viện được tíchhợp trong Arduino

Hình 3.9.3 Giao diện phần mềm BlynkHình 3.9.4 Giao diện cài đặt DriverCH341

Hình 3.9.5 Giao diện khởi động phầnmềm mô phỏng Proteus 8

Hình 4.1.1 Hướng phát triển của để tài

7

PHẦN 1 – GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Hình 1.1.1: Minh họa phần mềm điều khiển đèn từ xaThời đại cuộc cách mạng công nghệ 4.0 ngày càng tiến bộ và phát triền kết hợp với đó

là sự ra đời của công nghệ ioT đã làm cho các lĩnh vực ioT đều được cải tiến và tất nhiên không thể không kể đến lĩnh vực hệ thống nhà thông minh (Smart Home) với nhiều tính năng khác nhau: Bật tắt đèn điện, điều khiển hệ thống rèm cửa, hệ thống đảm bảo an ninh tuyệt đồi,… Và trong đó tính năng cơ bản và tiêu biểu nhất chính là bật tắt đèn điện tự động Bởi vì chúng không chỉ dễ sử dụng, quá trình lắp đặt nhanh gọn, ít làm ảnh hưởng đến kiến trúc ngôi nhà mà còn giúp chúng ta kiểm soát các mối nguy hiểm tiềm ẩn khác Ví dụ như nguy cơ cháy nổ chập mạch do quên tắt đèn chẳng hạn Với hệ thống này sẽ mang đến cho mọi người cuộc sống tiện nghi, dễ dàng và ứng dụng thực tế hơn, tiết kiệm thời gian, công sức, tiền bạc

1.2 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Hình 1.1.2: Minh họa thiết bị điều khiển đèn từ xa

Với sự phát triển nhanh chóng của nền kinh tế và sự bận rộn, áp lực công việc tăng caolàm cho tỷ lệ những người đi làm sẽ có xu hướng mải mê, xô bồ vào công việc càng nhiều, dẫn đến việc nhiều lúc họ mải mê công việc quá mức và sẽ quên mất hoặc bỏ qua những công việc thường ngày tưởng chừng như rất giản đơn như bật tắt đèn điện,

… Như vậy sẽ rất lãng phí, làm hao hụt tiền nhiều tiện điện và chưa kể đến nguy cơ chập mạch các thiết bị khi phải sử dụng quá lâu sẽ gây nóng thiết bị và gây cháy nổ rất nguy hiểm Qua thực trạng đó, nhóm em muốn xây dựng một mô hình nhỏ giúp người dùng có thể điều khiển đèn điện từ xa qua điện thoại hoặc laptop thông qua app blink

Nó sẽ giúp người dùng biết được là đèn điện ở nhà còn tắt hay không và có thể bật tắt theo ý muốn

1.3 PHÂN CHIA CÔNG VIỆC

Hoàng Trung Đức: Lắp ráp mạch điện, thiết kế Blynk, Các bước thiết kế lắp mạch điện đề tài, Phần giới thiệu đề tài, tổng kết và viết báo cáo word

Mạch Vĩnh Hào: Phần kết luận, tìm hiểu linh kiện Module Wifi ESP8266, đèn Led tổng kết làm pptx và thuyết trình

Nguyễn Thành Long: Sơ đồ mạch nguyên lý, nguyên lý hoạt động, mô hình thực tế, tìm hiểu linh kiện điện trở

Trần Duy Phú: Sơ đồ mạch Layout, Phần mềm hay driver điều khiển giao tiếp, tìm hiểu linh kiện breadboard MB-102

9

Lê Quốc Huy: Sơ đồ khối, lưu đồ giải thuật tìm hiểu linh kiện dây cắm testboard.

1.4 YÊU CẦU VÀ NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI

- Giới thiệu về đề tài

- Tìm hiểu các loại linh kiện trong đề tài: Module wifi ESP8266, đèn led, điện trở, breadboard MB-102, dậy cắm testboard

- Thể hiện từng bước thiết kế lắp đặt mạch điện

- Hiển thị trạng thái và điều khiển thiết bị thông qua App Blynk trên laptop vàđiện thoại

- Hoàn thiện và viết báo cáo

CHƯƠNG 2 – TÌM HIỂU LINH KIỆN

2.1 MODULE WIFI ESP8266

Giới thiệu Module wifi ESP8266

Hình 2.1.1: Module wifi ESP8266

- ESP8266 là một hệ thống trên chip (SoC), do công ty Espressif của Trung Quốc sản xuất Nó bao gồm bộ vi điều khiển Tensilica L106 32-bit (MCU) và bộ thu phát Wi-Fi Nó

có 11 chân GPIO (Chân đầu vào / đầu ra đa dụng) và một đầu vào analog, có nghĩa là bạn

có thể lập trình nó giống như với Arduino hoặc vi điều khiển khác

- ESP8266 có thể được tích hợp vào một WiFi cung cấp một chip chi phí thấp với ngăn xếp TCP / IP đầy đủ và một bộ vi điều khiển Nó được cung cấp bởi 3.3v và có bộ xử

lý Tensilica Xtensa LX106 80 Mhz, RAM 64 KB cho hướng dẫn và 96 KB cho dữ liệu, 16 chân GPIO, chân UART chuyên dụng và giao diện SPI và I2C

Chức năng của ESP8266

- ESP8266 cho phép kết nối không dây với mạng cục bộ hoặc Internet Điều này cho phép nhiều khả năng, chẳng hạn như có thể kết nối hoặc ngắt kết nối các thiết bị điện (sử dụng một rơ le) hoặc các loại hệ thống cơ học khác trong nhà của chúng tôi để điều khiển ngôi nhà và điều khiển nó qua Internet từ điện thoại thông minh của chúng tôi hoặc bất kỳ máy tính nào được kết nối từ bất kỳ đâu

- Nó cũng có thể được sử dụng để điều khiển hệ thống làm vườn và tưới tiêu thông qua mạng, để tự động hóa các hệ thống công nghiệp, điều khiển Camera giám sát video IP, giám sát dữ liệu từ các mạng cảm biến được phân phối tại các điểm khác nhau, đối với thiết

bị đeo được có khả năng kết nối, để Dự án IoT (Internet of Things hoặc Internet of Things)

và mọi thứ bạn có thể tưởng tượng

- Một số chức năng tiêu biểu như:

Điều khiển thiết bị từ xa qua website (ESP8266 web server)

Hình 2.1.2: Chức năng điều khiển thiết bị từ xa qua websiteCập nhật Firmware từ xa cho ESP8266 (OTA)

Hình 2.1.3: Chức năng cập nhật Firmware từ xa cho ESP8266Điều khiển bằng giọng nói sử dụng ESP8266

Hình 2.1.4: Chức năng Điều khiển bằng giọng nói sử dụng ESP8266

Thông số kỹ thuật của NodeMCU ESP8266

Bộ vi điều khiển: CPU RISC 32-bit Tensilica Xtensa LX106

Điện áp hoạt động: 3.3V

Điện áp đầu vào: 7-12V

Chân I / O kỹ thuật số (DIO): 16

Chân đầu vào tương tự (ADC): 1

I2C (implemented on software)

I2S interfaces with DMA

UART

10-bit ADC

Sơ đồ các chân của ESP8266-12E NodeMCU Kit

13

- Chip ESP8266 12-E có tổng cộng 17 chân GPIO Không phải tất cả các chân này được để lộ ra trên các bo phát triển của ESP8266

Hình 2.1.5: Sơ đồ các chân của ESP8266-12E NodeMCU KitCác chân được sử dụng trong suốt quá trình Boot (Khởi động)

Có thể ngăn cản quá trình Boot xẩy ra trên ESP8266 nếu một trong các chân sau được thiết lập ở mức LOW hoặc HIGH Danh sách sau miêu tả trạng thái các chân trong quátrình BOOT

GPIO16: chân ở mức high trong quá trình BOOT

GPIO0: Boot lỗi nếu chân ở mức LOW

GPIO2: chân ở mức high trong quá trình BOOT, boot lỗi nếu chân ở mức

LOW

GPIO15: boot lỗi nếu chân ở mức HIGH

GPIO1: chân ở mức high trong quá trình BOOT, boot lỗi nếu chân ở mức

LOW

GPIO10: chân ở mức high trong quá trình BOOT

GPIO9: chân ở mức high trong quá trình BOOT

2.2 ĐÈN LED 5MM

Hình 2.1.6 Bảng thông số của các loại màu của đèn LED 5mm

LED là từ viết tắt của Light Emitting Diode - Diode phát quang LED là thiết bị bán dẫn tạo ra ánh sáng Nó xác định độ chênh điện áp nhỏ nhất giữa Anode (+) và

Cathode (-) LED là cơ bản giống như một Diode, sự khác biệt ở đây là nó tạo ra ánh sáng khi dòng điện đi qua 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 Loại LED này có hai chân, chân ngắn cắm vào cực âm và chân dài cắm vào cực âm

15

Hình 2.1.7 Ký hiệu các cực Cathode, Anode và hướng của ánh sáng phát đi

2.3 ĐIỆN TRỞ 220 Ω

Hình 2.1.8 Hình mẫu của điện trở

- Điện trở (Resistor) là một linh kiện điện tử thụ động với 2 tiếp điểm nối Chức năng của nó dùng để điều chỉnh mức độ tín hiệu, hạn chế cường độ dòng điện chảy trong mạch Dùng để chia điện áp, kích hoạt các linh kiện điện tử, tiếp điểm cuối trong đường truyền điện đồng thời có trong nhiều ứng dụng khác

Trong đó :

U: là hiệu điện thế giữa hai đầu vật dẫn điện, đo bằng vôn (V)

I: là cường độ dòng điện đi qua vật dẫn điện, đo bằng ampe (A)

R: là điện trở của vật dẫn điện, đo bằng Ohm (Ω)

- Cách đọc điện trở theo mã màu

Hình 2.1.10 Hình mẫu của breadboard MB-102

Breadboard MB-102 830 lỗ 165x55x10mm được sử dụng để gắn các module hoặc linh kiện điện tử, kết nối chúng với nhau bằng các loại dây cắm, dây nối test

board giúp test, kiểm tra tính năng 1 cách dễ dàng trước khi tạo thành các thành phẩmhoàn chỉnh

Thông số kỹ thuật:

Chất liệu: Nhựa, mối tiếp xúc bằng đồng mạ

Số điểm trên test board: 830 điểm

Kích thước: 165 x 55 x 10 mm

2.5 DÂY CẮM TESTBOARD

Hình 2.1.11 Hình mẫu của dây cắm testboard

Dây cắm test board được sử dụng nhiều trong kỹ thuật đặc biệt là trong mạch điện tử giữa các mạch điện tử với các board test các loại, giữa các kit và các module

Làm dây kết nối các loại cảm biến, module, các mạch PCB với nhau

Kết nối các kit điều khiển với các cảm biến thông qua board

Chiều dài dây: 10cm

Đầu cắm: màu đen

Loại kết nối: Đực-Cái, Đực-Đực, Cái-Cái

Màu dây: Nhiều màu

Phạm vi điện áp: 250 V.AC/DC

Dòng điện tối đa: 3A

Nhiệt độ làm việc: -25o C ~85oC

PHẦN 3 - THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH

3.1 Các bước thiết kế lắp mạch điện đề tài

Bước 1: Chuẩn bị đầy đủ các linh kiện đề lắp mạch điện

h điệnBước 2: L

Hình 3.1.2 Lắp đèn LedBước 3: Lắp điện trở đề hạn chế, kiểm soát cường độ dòng điện chảy trong mạch

Hình 3.1.3 Lắp điện trở 220 ΩHình 3.1.3 Lắp điện trở đề hạn chế, kiểm soát cường độ dòng điện chảy trong mạch

Bước 4: Cắm dây vào vị trí tương ứng

Đèn led xanh lam: D2 Cực âm: G

Bước 5:

Hình 3.1.5 Kết nối thiết bị với laptop

Bước 6: Thiết lập Blynk trên laptop và điện thoạị

Laptop: Thiết lập trên Templates sau đó tạo thiết bị trên New Device

21

- Ledgreen:V3

Hình 3.1.7 T o 3 đèn Led trên laptop

Điện thoại:

Hình 3.1.8 Thiết lập Web Dashboard cho 3 đèn Led trên điện thoại

Led

sau đó điều

Hình 3.1.10 Mô hình đề tài đã hoàn thành

3.2 Sơ đồ khối

3.3 S

Hình 3.3.1 Sơ đồ mạch nguyên lý

3.4 Nguyên lý hoạt động của mạch

Lắp mạch điện và viết chương trình điều khiển 3 đèn LED (đăc- biêt-là Đỏ, xanh lam, xanh lục): Khi nhấn 3 nút trên sử dụng ứng dụng Blynk App thông qua điên- thoại có sử dụng 3 Virtual Pin là V1, V2 và V3, thì sẽ điều khiển ON/OFF tương ứng 3LED được kết nối với 3 chân D1, D2 và D3 trên NodeMCU ESP8266 Cuối cùng là môt- khi hoàn thành xong viêc- gửi tín hiêu- đến NodeMCU thì chúng ta sẽ truyền dữ liêu- qua wifi để gửi đến Blynk rồi sau đó gủi tín hiêu- qua điên- thoại

3.5 Lưu

Hình 3.5.1 Lưu đồ giải thuật

3.6 Sơ đồ mạch layout

3.7 Mạ

Hình 3.7.1 Mạch thực tế theo thủ công

3.8 Mô h

Hình 3.8.1 Mô hình thực tế

3.9 Phần mềm hay driver điều khiển giao tiếp

Phần mềm lập trình Arduino

Hình 3.9.1 Giao diện phần mềm lập trình Arduino

- Arduino IDE là một phần mềm mã nguồn mở chủ yếu được sử dụng để viết và biên dịch mã vào module Arduino Đây là một phần mềm Arduino chính thức, giúp cho việc biên dịch mã trở nên dễ dàng mà ngay cả một người bình thường không có kiến thức kỹ thuật cũng có thể làm được

Nó có các phiên bản cho các hệ điều hành như MAC, Windows, Linux và chạy trên nền tảng Java đi kèm với các chức năng và lệnh có sẵn đóng vai trò quan trọng để gỡ lỗi, chỉnh sửa và biên dịch mã trong môi trường.

Môi trường IDE chủ yếu chứa hai phần cơ bản: Trình chỉnh sửa và Trình biên dịch, phần đầu sử dụng để viết mã được yêu cầu và phần sau được sử dụng để biên dịch và tải mã lên module Arduino Môi trường này hỗ trợ cả ngôn ngữ C và C ++

- Arduino IDE tích hợp với hơn 700 thư viện với nhiều chức năng khác nhau cho người dùng lựa chọn

Hình 3.9.2 Giao diện thư viện được tích hợp trong Arduino

Phần mềm Blynk

29