Bật tắt đèn thông minh và đếm số người ra vào trong phòng họp

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNGKHOA KỸ THUẬT ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHÚNG ĐỀ TÀI: BẬT TẮT ĐÈN THÔNG MINH VÀ ĐẾM SỐ NGƯỜI RA VÀO TRONG PHÒNG HỌP GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHÚNG

ĐỀ TÀI: BẬT TẮT ĐÈN THÔNG MINH VÀ ĐẾM SỐ NGƯỜI RA VÀO

TRONG PHÒNG HỌP GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: NGUYỄN NGỌC MINH

1

LỜI CẢM ƠN

Đầu tiên, xin được gửi lời cảm ơn đến Ban Giám đốc Học viện Côngnghệ Bưu chính Viễn thông đã tạo ra môi trường rèn luyện, trau dồi kiến thức,kinh nghiệm tốt và hiệu quả để nhóm có cơ hội phát triển và được cung cấp cáchành trang quý giá cho chuyên môn nói riêng và cuộc sống nói chung

Xin trân trọng cảm ơn thầy Nguyễn Ngọc Minh đã tận tâm giúp đỡ nhómthực hiện đề tài “Bật tắt đèn thông minh và đếm số người ra vào trong phònghọp” Với những kiến thức và sự hướng dẫn tận tình, chi tiết của thầy đã giúp

đỡ nhóm đề tài rất nhiều điều từ phong cách làm việc chuyên nghiệp đến nhữngkiến thức chuyên môn từ cơ bản đến chuyên sâu

Do còn hạn chế về kinh nghiệm nghiên cứu, nên đề tài của nhóm khôngthể tránh khỏi những sai sót, rất mong nhận được những ý kiến đóng góp củathầy để đề tài được hoàn thiện hơn

Cuối cùng xin kính chúc thầy và gia đình luôn thành công và hạnh phúc

MỤC LỤC

3.2: Kết luận 18

khảo……… 19

LỜI MỞ ĐẦU

Qua quá trình học tập trong gần 4 năm tại Khoa Kỹ thuật Điện tử 1, Họcviện Công nghệ Bưu chính Viễn thông và qua thực tiễn thị trường công nghệ.Nhóm nhận thấy hiện tại các thầy cô trong Khoa đang áp dụng chương trìnhgiảng dạy cực kỳ sát với thực tiễn với vô số các kiến thức từ cơ bản đến nângcao để sinh viên có thể tiếp cận với thực tế,

Từ mong muốn được ứng dụng các kiến thức đã học vào lập trình 1 sảnphẩm có tính ứng dụng cao, nhóm đã quyết định thực hiện đề tài: “Bật tắt đènthông minh và đếm số người ra vào trong phòng họp” sử dụng vi điều khiểnSTM32F103C8T6 Dưới sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Ngọc Minh, kết hợpvới những kiến thức được thầy cô Khoa Kỹ Thuật Điện Tử 1 giảng dạy, nhóm

đã hoàn thành được đề tài

Nội dung đề tài bao gồm 3 chương:

- Chương 1: Nghiên cứu tổng quan

- Chương 2: Nghiên cứu thiết kế “Bật tắt đèn thông minh và đếm sốngười ra vào trong phòng họp”

- Chương 3: Đánh giá kết quả

- Chương 4: Tài liệu tham khảo

Dưới đây nhóm xin trình bày chi tiết các phần trong nội dung của đề tài

CHƯƠNG I: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN1.1 Nghiên cứu tổng quan hệ thống bật tắt đèn tự động

Hiện nay hầu hết việc giám sát và điều khiển chiếu sáng trong các phòngcông cộng được điều khiển bằng tay thông qua đóng mở các công tắc, cácaptomat, cầu dao Điều này khá thuận lợi và đơn giản vì ta có thể bật tắt đèntheo nhu cầu sử dụng Tuy nhiên, do là phòng công cộng nên việc bật tắt đènhầu

như do người trực khu nhà đó làm Vì thế họ không biết được chính xác khi nàothì có người tới và khi nào thì mọi người đã ra hết khỏi phòng hoặc họ biếtnhưng vì phải quản lý nhiều phòng nên họ vẫn cứ để điện đến hết ca trực, điềunày gây lãng phí điện rất lớn, đặc biệt trong hoàn cảnh nước ta đang thiếu điệnmột cách trầm trọng như hiện nay

Qua đó đòi hỏi cần phải có một hệ thống bật tắt đèn thông minh Thiết bịbật tắt đèn thông minh là thiết bị có khả năng điều khiển hoạt động bật/tắt của

hệ thống đèn một cách hoàn toàn tự động, bán tự động hay theo nhu cầu củangười dùng từ xa thông qua các loại sóng không dây nhờ điện thoại, remote hayipad, … Hoặc theo các ngữ cảnh hay thời gian với khả năng cảm biến hay hẹngiờ bật tắt theo kế hoạch

1.2 Các hệ thống hiện có

Các loại thiết bị bật tắt đèn thông minh tiêu biểu như: Công tắc đèn cảm

ứng hồng ngoại, công tắc đèn cảm biến chuyển động, công tắc đèn cảm biến ánhsáng, công tắc hẹn giờ bật/tắt đèn, công tắc đèn điều khiển xa…

Trên thị trường hiện nay đã có một số thiết bị bật tắt đèn thông minh, như SmartLight do Hàn Quốc sản xuất: Được tích hợp sensor cảm ứng hồng ngoại thân nhiệt, đèn sẽ tự động được bật khi có người đi vào vùng cảm ứng và tắt khi không có người.

Hình 1.1: Đèn thông minh Smart Light

SmartLight phù hợp với mọi nhu cầu chiếu sáng thông minh của bạn tại sân cổng, phòng khách, phòng ngủ, phòng vệ sinh, cầu thang, văn phòng giúp bạn bật tắt đèn hoàn toàn tự động, mang lại sự an toàn, tiện nghi và tiết kiệm điện

Tuy nhiên thiết bị này tích hợp luôn bộ điều khiển với đèn trong 1 sản phẩm Do

đó giá thành cao và không thích hợp cho các phòng cần lượng chiếu sáng lớn, không thay đổi được loại bóng đèn theo yêu cầu.

Thiết bị bật - tắt đèn thông minh Lumi:

Hình 1.2: Đèn thông minh gắn

trần nhà

Hệ thống giám sát điều khiển chiếu sáng sử dụng camera kết nối với máytính để kiểm soát số người trong phòng, qua đó phát lệnh đóng mở các công tắcbật tắt bóng đèn

Hình 1.3: Hệ thống camera giám sát

Hệ thống này giúp việc bật tắt đèn ở nơi lắp đặt một cách chính xác, tự độnghoặc bán tự động Tuy nhiên do sử dụng máy tính nên giá thành của hệ thốngrất

cao, mặt khác không giải quyết được vấn đề tiết kiệm điện Vì thế nó thường chỉđược sử dụng ở những tòa nhà công nghệ cao, những khu vực cần điều chỉnhchiếu sáng không phải vì mục đích tiết kiệm điện năng

Hệ thống bật tắt đèn tự động sử dụng các IC số và mạch Logic cho phép tadựa vào lượng người vào ra để đóng ngắt các công tắc một cách tự động

Hình 1.4: Sơ đồ mô phỏng đề tài

việc thay đổi, ít có khả năng nâng cấp mở rộng hệ thống.

Với những phòng họp công cộng, khi mà lưu lượng người không lớn và cóthể kiểm soát được việc đếm người qua cửa thì ta hoàn toàn có thể áp dụng hệthống đèn thông minh sử dụng Vi điều khiển được lập trình để bật đèn khi cóngười và tắt khi không có người Điều này vừa tiện lợi cho mọi người: ứngdụng

công nghệ tự động hóa vào cuộc sống con người, đảm bảo đủ ánh sáng trongquá

trình làm việc, người quản lý thì đỡ tốn thời gian đồng thời góp phần giảiquyết vấn đề tiết kiệm điện năng trong thời kỳ mà nhu cầu điện tiêu thụ đã vượtquá khả năng cung cấp của các nhà máy điện hiện nay

1.4 Kết luận chương

Qua phân tích ở trên, nhóm chúng em đưa ra giải pháp xây dựng hệ thốngđiều khiển đèn thông minh cho các phòng họp: điều khiển bật tắt đèn qua việckiểm soát lượng người ra vào phòng Thu nhận tín hiệu rồi xử lý tín hiệu, khi cóngười vào phòng, nếu trời tối đèn đang tắt thì bật Khi mọi người ra hết khỏiphòng thì tắt đèn đi Trong quá trình làm việc hệ thống luôn hiển thị số ngườicòn đang ở trong phòng để tiện cho việc kiểm tra, theo dõi

CHƯƠNG II: BẬT TẮT ĐÈN THÔNG MINH VÀ ĐẾM SỐ

NGƯỜI RA VÀO TRONG PHÒNG HỌP2.1 Cơ sở lý thuyết

2.1.1 Linh kiện sử dụng

a) Vi điều khiển STM32F103C8T6

STM 31 là một trong những dòng chip phổ biến của STM với nhiều họthông dụng như F0, F1, F2, F3, …STM32F103 thuộc họ F1 với lõi là ARMCORTEX M3 STM32F103 là vi điều khiển 32 bit, tốc độ tối đa là 72Mhz, giáthành cũng khá rẻ so với các loại vi điều khiển có chức năng tương tự Mạchnạp cũng như công cụ lập trình khá đa dạng và dễ sử dụng.

Một số ứng dụng chính: dùng cho driver để điều khiển ứng dụng, điềukhiển ứng dụng thông thường, thiết bị cầm tay và thuốc, máy tính và thiết bịngoại vi chơi game, GPS cơ bản, các ứng dụng trong công nghiệp, thiết bị lậptrình PLC, biến tần, máy in, máy quét, hệ thống cảnh báo, thiết bị liên lạc nội

Mạch nạp: có khá nhiều loại mạch nạp như ULINK, J-LINK, DAP, STLINK,

CMSIS-Board để lập trình:

b) Module led phát – led thu hồng ngoại (cảm biến)

Module Led hồng ngoại là một loại cảm biến thông dụng được dùng rấtnhiều trong các hệ thống cửa tự động thông minh, cảm biến an toàn của cổng tựđộng cũng như barie tự động, cổng co giãn inox tự động đó là cảm biến pháthiện vật cản hồng ngoại hay cảm biến IR (IR detector)

Ứng dụng: Cửa tự động thông minh, bộ chống trộm, phát hiện vật cản, đếm sảnphẩm, đếm số lượng người,

c) Module Led (hiển thị)

Module LED có dạng bảng mạch điện tử dạng mỏng, phẳng nhiều kích

thước khác nhau sử dụng công nghệ SMT gắn trực tiếp các bóng LED phát sángđại diện cho các điểm ảnh

Các module khác nhau có thể kết nối với nhau thông qua các cổng đượcthiết lập sẵn tạo thành một màn hình LED thống nhất với kích thước lớn

Module Led được cấu tạo bởi một số linh kiện chính bao gồm bảng

mạch PCB, bóng Led, Chip điều khiển, IC và khung đỡ module Led

Ánh Sáng

Theo sơ đồ mạch nguyên lý dưới: Khi module cảm biến rung được kíchhoạt, khi đó sẽ có sự thay đổi điện áp tại đầu vào của Ic LM393 Ic này nhậnbiết có sự thay đổi nó sẽ đưa ra một tín hiệu thấp để báo hiệu có sự rung động.Chi tiết các bạn có thể tham khảo datasheet Ic LM393

- Cảm biến ánh sáng ban ngày và ban đêm

- Sử dụng ánh sáng điều khiển thiết bị điện

- Đèn sáng tự động khi trời tối

- Cảm biến ánh sáng ban ngày và ban đêm

- Sử dụng ánh sáng điều khiển thiết bị điện

- Đèn sáng tự động khi trời tối

b) Tín hiệu digital

Tín hiệu digital là tín hiệu số, chỉ bao gồm hai mức cao và thấp (trong máy tính

là 0 và 1), tức là không liên tục Trong điện tử và máy tính, điện thế cao đại diệncho mức 1, thấp cho mức 0, thông thường là 5 vôn và 0 vôn Nhưng trong bộ vi

xử lý hiện nay, mức cao chỉ cỡ 1 vôn, mức thấp là 0 vôn, để tiết kiệm điện

c) GPIO

GPIO là viết tắt của General Purpose Input Output GPIO chính là

“cổng” để vi điều khiển có thể kết nối được với những ngoại vi bên ngoài Chức năng cơ bản của GPIO là xuất tín hiệu ra (output) và nhận tín hiệuvào (input)

d) Giao thức SPI

Giao tiếp ngoại vi nối tiếp hoặc SPI (Serial Peripheral Interface) là một

chuẩn đồng bộ nối tiếp để truyền dữ liệu ở chế độ song công toàn phần (full –duplex) tức trong cùng một thời điểm có thể xảy ra đồng thời quá trình truyền

và nhận

Giao tiếp ngoại vi nối tiếp (SPI) là một loại giao thức kiểu Master – Slavecung cấp một giao diện chi phí đơn giản và chi phí thấp giữa vi điều khiển vàcác thiết bị ngoại vi của nó

Bus giao tiếp SPI thường được sử dụng để giao tiếp vi xử lý hoặc vi điềukhiển với bộ nhớ như EEPROM, RTC (Đồng hồ thời gian thực), ADC (Analog

to Digital Converter – Bộ chuyển đổi tương tự sang số), DAC Analog Converter – Bộ chuyển đổi số sang tương tự), thiết bị hiển thị như mànhình LCD, IC âm thanh, các loại cảm biến như nhiệt độ và áp suất, thẻ nhớ nhưMMC hoặc thẻ SD hoặc thậm chí các bộ vi điều khiển khác

(Digital-to-2.1.3 Sơ đồ hệ thống

• Để hiển thị ta dùng Module Led: lấy tín hiệu ra từ STM để thông báo xemtrong phòng có bao nhiêu người

• Điều khiển tắt/mở bóng đèn nhờ Module cảm biến

2.2 Thiết kế phần mềm

2.2.1 Lưu đồ thuật toán

2.2.2 Giải thích chương trình

- Khi có người vào phòng Module led 7 đoạn sẽ đếm và hiển thị số lượngngười ở trong phòng Trời tối cảm biến ánh sáng sẽ hoạt động và kíchhoạt đèn sáng Trong trường hợp trời sáng thì cảm biến ánh sáng sẽkhông kích hoạt đèn sáng mà chỉ đếm số người có ở trong phòng

- Khi có người ra khỏi phòng thì Module led 7 đoạn sẽ đếm số người rakhỏi phòng cho đến khi phòng không còn người thì đèn sẽ tự động tắt

- Quá trình trên sẽ lặp lại cho đến khi trời sáng

2.3 Thiết kế phần cứng

a) Sơ đồ nguyên lý

- Mạch nhóm em sử dụng jum để thay thế không phải hạng các module

trực tiếp vào linh kiện

b)

CHƯƠNG III: ĐÁNH GIÁ VÀ KẾT QUẢ3.1 Kết quả

Sau khi thực hiện thành công phần cứng và phần mềm của sản phẩm, nhóm tiến hành kiểm tra tổng quát các tính năng của sản phẩm Kết quả:

Tuy nhiên, hệ thống vẫn còn những khuyết điểm chưa thể khắc phục được:Khi có hơn 1 người đi vào (ra) song song với nhau thì vẫn chỉ nhận biết đượcmột người Hay những trường hợp chưa đi vào hẳn đã quay ra hoặc chưa ra hẳn

đã trở vào thì hệ thống sẽ bị lỗi

CHƯƠNG IV: TÀI LIỆU THAM KHẢO4.1 Tài liệu tham khảo

Link tài liệu:

- cua-nguoi-hien-dai/

https://lumi.vn/thiet-bi-bat-tat-den-thong-minh-su-lua-chon-thong-minh https://smarthomekit.vn/3-cach-lam-bong-den-thong-minh/

- smarthome-sh-d2w2/

https://minhanvietnam.com/san-pham/bat-tat-den-thong-minh-wifi-bkav

https://smarthome.com.vn/documents/10192/198548/SHD2%20-%20HDSD%20-%20V4.0.pdf

- tat-den-thong-minh-cua-smart-home/