THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN ĐÈN CHIẾU SÁNG VÀ THIẾT BỊ BẰNG GIỌNG NÓI TRÊN HỆ ĐIỀU HÀNH ANDROID

Em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Trương Ngọc Anh Giảng viên bộ môn Điện Tử Công Nghiệp, đã trực tiếp hướng dẫn và tận tình giúp đỡ tạo điều kiện để hoàn thành tốt đề tài. Em xin gởi lời chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa ĐiệnĐiện Tử đã tạo những điều kiện tốt nhất cho em hoàn thành đề tài. Em cũng gửi lời đồng cảm ơn đến các bạn lớp 153410A đã chia sẻ trao đổi kiến thức cũng như những kinh nghiệm quý báu trong thời gian thực hiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

-

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGÀNH CÔNG NGH Ệ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG

ĐỀ TÀI:

THI ẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH

ĐIỀU KHIỂN ĐÈN CHIẾU SÁNG

VÀ THI ẾT BỊ BẰNG GIỌNG NÓI TRÊN H Ệ ĐIỀU HÀNH ANDROID

GVHD: ThS Trương Ngọc Anh SVTH 1: Nguy ễn Văn Phú

MSSV: 15341023 SVTH 2: Nguy ễn Hiếu Thành

MSSV: 15341037

Tp H ồ Chí Minh - 01/2017

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

SVTH: Nguy ễn Hiếu Thành

MSSV: 15341027

Tp H ồ Chí Minh – 01/2017

Hệ đào tạo: Đại học chính quy (CT) Mã hệ: 1

I TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN

ĐÈN CHIẾU SÁNG VÀ THIẾT BỊ BẰNG GIỌNG NÓI TRÊN HỆ ĐIỀU HÀNH ANDROID

II NHIỆM VỤ

1 Các số liệu ban đầu:

- Th.S Nguyễn Vũ Quỳnh, Điều Khiển Thiết Bị Bằng Giọng Nói Truyền Từ Xa, Báo cáo nghiên cứu khoa học, trường ĐH Lạc Hồng, Đồng Nai, 2009

- Trang web học cách sử dụng App Inventor để lập trình ứng dụng cho hệ điều hành android, địa chỉ web: http://nguoithanhmien.blogspot.com

2 Nội dung thực hiện:

- NỘI DUNG 1: Thiết kế, thi công mạch nguồn 5V DC – 2A

- NỘI DUNG 2: Thiết kế, thi công mạch ổ cắm

- NỘI DUNG 3: Thiết kế, thi công đèn led RGB

- NỘI DUNG 4: Thiết kế giao diện điều khiển trên điện thoại Android OS bằng chương trình App Inventor

- NỘI DUNG 5: Lập trình giao tiếp giữa module ESP 8266 với điện thoại android qua sóng WIFI

- NỘI DUNG 6: Viết chương trình cho module ESP 8266 điều khiển đèn và ổ cắm

- NỘI DUNG 7: Lắp ráp các khối điều khiển vào thiết bị

- NỘI DUNG 8: Chạy thử nghiệm toàn bộ hệ thống

- NỘI DUNG 9: Cân chỉnh hệ thống

ii

- NỘI DUNG 11: Viết sách luận văn Báo cáo đề tài tốt nghiệp

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 15/09/2016

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 15/01/2017

V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: ThS Trương Ngọc Anh

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP

iii

KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP

Tp HCM, ngày 18 tháng 9 năm 2016LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1

 Tìm hiếu, lựa chọn loại ESP8266

 Tìm hiểu cấu tạo, cách điều khiển led RGB

 Cài đặt ESP8266 ở chế độ phát Wifi (Access

Point), Nhận dữ liệu từ điện thoại điều khiển led

 Viết ứng dụng kết nối điện thoại với ESP (AP),

sau đó gửi tín hiệu điều khiển

4

 Cài đặt ESP8266 ở chế độ truy cập Internet

(Station), với tên và mật khẩu được cài đặt trước

5

 Cài đặt ESP8266 ở chế độ truy cập Internet

(Station), với tên và mật khẩu bất kỳ, nhận từ điện thoại

 Viết ứng dụng kết nối điện thoại với ESP8266

(STA), sau đó gửi tên và mật khẩu

6  Tách chuỗi tên và mật khẩu từ modem

7

 Ghi/đọc giá trị của tên và mật khẩu vào vùng nhớ

EEPROM của ESP

8

 Xây dựng HTML đơn giản, là nơi gửi tín hiệu

phản hồi từ ESP8266 cho điện thoại

 Viết ứng dụng nhận dữ liệu từ HTML, hiển thị

trên điện thoại

vi

Em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Trương Ngọc Anh - Giảng viên bộ môn Điện Tử Công Nghiệp, đã trực tiếp hướng dẫn và tận tình giúp đỡ tạo điều kiện để hoàn thành tốt đề tài

Em xin gởi lời chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa Điện-Điện Tử đã tạo những điều kiện tốt nhất cho em hoàn thành đề tài

Em cũng gửi lời đồng cảm ơn đến các bạn lớp 153410A đã chia sẻ trao đổi kiến thức cũng như những kinh nghiệm quý báu trong thời gian thực hiện đề tài

Xin chân thành cảm ơn!

Người thực hiện đề tài Nguyễn Văn Phú

Nguyễn Hiếu Thành

vii

MỤC LỤC

Nhiệm vụ đồ án i

Lịch trình iii

Cam đoan v

Lời cảm ơn vi

Mục lục vii

Liệt kê hình vẽ ix

Liệt kê bảng vẽ xii

Tóm tắt xiii

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu 2

1.3 Nội dung nghiên cứu 2

1.4 Giới hạn 3

1.5 Bố cục 3

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 5

2.1 Ảnh hưởng của màu sắc đến tâm lý của con người 5

2.2 Công nghệ nhận dạng giọng nói 5

2.3 Giới thiệu phần cứng 6

2.3.1 Đèn led RGB 6

2.3.2 ESP8266 D1 mini 11

2.3.3 Bộ nhớ chương trình 19

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ 21

3.1 Giới thiệu 21

3.2 Tính toán và thiết kế hệ thống 21

3.2.1 Sơ đồ khối hệ thống 21

3.2.2 Tính toán và thiết kế mạch 24

3.3 Sơ đồ nguyên lý của toàn mạch 26

CHƯƠNG 4 THI CÔNG HỆ THỐNG 27

4.1 Giới thiệu 27

4.2 Thi công hệ thống 27

4.2.1 Thi công mạch in 27

4.2.2 Lắp ráp và kiểm tra 30

viii

4.3.1 Đóng gói bộ điều khiển 31

4.3.2 Thi công mô hình 34

4.4 Lập trình hệ thống 35

4.4.1 Lưu đồ giải thuật 35

4.4.2 Phần mềm lập trình cho vi điều khiển 40

4.4.3 Phần mềm lập trình cho điện thoại android 54

4.5 Tài liệu hướng dẫn sử dụng, thao tác 62

4.5.1 Viết tài liệu hướng dẫn sử dụng 62

4.5.2 Quy trình thao tác 66

CHƯƠNG 5 KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ 68

5.1 Kết quả và nhận xét 79

5.2 Đánh giá 81

CHƯƠNG 6 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 94

6.1 Kết luận 94

6.2 Hướng phát triển 94

TÀI LIỆU THAM KHẢO 95

PHU LỤC 96

ix

Hình Trang

Hình 2.1: Cấu tạo led WS2812B 8

Hình 2.2: Hình thực tế led WS2812B 8

Hình 2.3: Sơ đồ chân led WS2812B 8

Hình 2.4: Biểu đồ thời gian của các mã điều khiển led WS2812B 9

Hình 2.5: Cách kết nối điều khiển 3 led WS2812B 10

Hình 2.6: Phương pháp truyền dữ liệu led WS2812B 10

Hình 2.7: Sơ đồ kết nối led WS2812B 10

Hình 2.8: Cách pha màu RGB 11

Hình 2.9: Giá trị các mẫu màu RGB 11

Hình 2.10: Mặt trước và mặt sau của ESP8266 D1 MINI 12

Hình 2.11: Định nghĩa chân trên mạch ESP 8266 D1 MINI 13

Hình 2.12: Sơ đồ chân ESP8266EX 17

Hình 2.13: Sơ đồ khối chức năng ESP-8266EX 18

Hình 2.14: Sơ đồ kết nối WIFI 19

Hình 3.1: Sơ đồ khối điều khiển đèn và thiết bị từ điện thoại 22

Hình 3.2: Sơ đồ khối xử lý tín hiệu của mạch led RGB 22

Hình 3.3: Sơ đồ khối xử lý tín hiệu của mạch ổ cắm 23

Hình 3.4: Sơ đồ nguyên lý mạch đèn led RGB 25

Hình 3.5: Sơ đồ nguyên lý mạch ổ cắm 26

Hình 3.6: Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn cho ổ cắm 26

Hình 3.7: Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 26

Hình 4.1: Sơ đồ mạch in PCB mạch led RGB 27

Hình 4.2: Sơ đồ bố trí linh kiện trên mạch led RGB 28

Hình 4.3: Sơ đồ mạch in PCB mạch ổ cắm 28

Hình 4.4: : Sơ đồ bố trí linh kiện trên mạch ổ cắm 29

Hình 4.5: Mạch đèn led RGB thực tế 30

Hình 4.6: Mạch ổ cắm thực tế mặt trước và sau 31

Hình 4.7: Bên trong hộp đèn 32

Hình 4.8: Hộp đèn đã dược đóng gói 32

Hình 4.9: Bên trong ổ cắm điện 33

Hình 4.10: Ổ cắm đã dược đóng gói 33

Hình 4.11: Mô hình đèn led RGB 34

x

Hình 4.13: Lưu đồ cho điện thoại 35

Hình 4.14: Lưu đồ cho ESP8266 36

Hình 4.15: Lưu đồ điều khiển cho led 37

Hình 4.16: Lưu đồ điều khiển cho ổ cắm 39

Hình 4.17: Giao diện của chương trình Arduino IDE v1.6.5 41

Hình 4.18: Thêm thư viện hỗ trợ ESP88266 41

Hình 4.19: Thêm board lập trình IDE 42

Hình 4.20: Cài đặt thư viện ESP8266 42

Hình 4.21: Chọn board ESP8266 để viết chương trình 43

Hình 4.22: Thiết lập các thông số cho Arduino IDE 43

Hình 4.23: Tạo mới một chương trình 44

Hình 4.24: Chương trình nhấp nháy led 44

Hình 4.25: Chương trình đang được nạp cho ESP8266 45

Hình 4.26: Hoàn tất việc nạp chương trình 45

Hình 4.27: Dùng mail đăng nhập để sử dụng App Inventor 54

Hình 4.28: Tạo project mới 55

Hình 4.29: Màn hình nút nhấn và nhãn đã được tạo trong giao diện điện thoại 55

Hình 4.30: Thuộc tính của đối tượng 56

Hình 4.31: Màn hình viết chương trình 56

Hình 4.32: Chương trình nhấn nút thay đổi chữ 57

Hình 4.33: Màn hình tạo mã QR để mô phỏng 57

Hình 4.34: Biểu tượng ứng dụng của App Inventor 58

Hình 4.35: Giao diện quét mã QR 58

Hình 4.36: Màn hình tạo mã QR, tải chương trình về điện thoại 59

Hình 4.37: Chương trình nhận dạng giọng nói khi cài đặt 59

Hình 4.38: Chương trình lưu chữ vào bộ nhớ Tiny 60

Hình 4.39: Chương trình so sánh chữ điều khiển đèn 61

Hình 4.40: Màn hình điều khiển ở chế độ giọng nói 63

Hình 4.41: Màn hình hiển thị lời nói vừa được ghi 64

Hình 4.42: Màn hình hiển thị thông báo từ vừa nói không có dữ liệu 64

Hình 4.43: Màn hình điều khiển ở chế độ tay 65

Hình 4.44: Màn hình các nút bấm thay đổi trạng thái 66

Hình 4.45.: Màn hình thêm đèn 67

Hình 4.46: Màn hình hiển thị đèn tương ứng khi cài đặt số lượng 68

xi

Hình 4.47: Màn hình cài đặt IP và “khẩu lệnh” cho đèn 69

Hình 4.48:Màn hình quét IP của ứng dụng Fing 70

Hình 4.49: Màn hình nhập và cài đặt IP cho đèn 71

Hình 4.50: Màn hình hiển thị IP ĐÈN 1 đã lưu thành công 72

Hình 4.51: Màn hình cài đặt giọng nói cho đèn 73

Hình 4.52: Màn hình lưu nội dung vừa nói vào chế độ 1 và xem nội dung đã lưu 74

Hình 4.53: Màn hình thêm đèn 75

Hình 4.54: Màn hình hiển thị đèn tương ứng khi cài đặt số lượng 76

Hình 4.55: Màn hình cài đặt IP và “khẩu lệnh” cho đèn 77

Hình 4.56: Màn hình cài đặt giọng nói cho ổ cắm 78

Hình 4.57: Màn hình lưu nội dung vừa nói vào chế độ 1 và xem nội dung đã lưu 79

Hình 5.1: Giao diện android 5.0 (trái) và giao diện android 5.1 (phải) 84

Hình 5.2: Giao diện thông tin của ứng dụng 85

Hình 5.3: Giao diện phần mềm sau khi nói khẩu lệnh “ xem phim” 86

Hình 5.4: Đèn sáng màu vàng tương ứng với chế độ “xem phim” 86

Hình 5.5: Giao diện phần mềm sau khi nói khẩu lệnh “ tiệc tùng” 87

Hình 5.6: Đèn sáng màu vàng tương ứng với chế độ “tiệc tùng” 87

Hình 5.7: Giao diện phần mềm sau khi nói khẩu lệnh “tiếp khách” 88

Hình 5.8: Đèn sáng màu vàng tương ứng với chế độ “tiếp khách” 88

Hình 5.9: Giao diện phần mềm sau khi nói khẩu lệnh “bật thiết bị số 1” 89

Hình 5.10: Đèn số 1 sáng tương ứng với khẩu lệnh “bật thiết bị số 1” 89

Hình 5.11: Giao diện phần mềm sau khi nói khẩu lệnh “bật thiết bị số 2” 90

Hình 5.12 : Đèn số 2 sáng tương ứng với khẩu lệnh “bật thiết bị số 2” 90

Hình 5.14: Đèn số 3 sáng tương ứng với khẩu lệnh “bật thiết bị số 3” 91

Hình 5.13: Giao diện phần mềm sau khi nói khẩu lệnh “bật thiết bị số 3” 91

Hình 5.16: Đèn USB số 1 sáng tương ứng với khẩu lệnh “bật thiết bị số 4” 92

Hình 5.15: Giao diện phần mềm sau khi nói khẩu lệnh “bật thiết bị số 4” 92

Hình 5.17: Giao diện phần mềm sau khi nói khẩu lệnh “bật thiết bị số 5” 93

Hình 5.18: Đèn USB số 2 sáng tương ứng với khẩu lệnh “bật thiết bị số 5” 93

xii

Bảng Trang

Bảng 2.1: Thông số tối đa của led WS2812B 8

Bảng 2.2: Thông số các led thành phần của led WS2812B 9

Bảng 2.3: Thời gian truyền dữ liệu led WS2812B 9

Bảng 2.4: Chức năng các chân của ESP8266 D1MINI 13

Bảng 2.5: Các thông số kỹ thuật chính 15

Bảng 2.6: Định nghĩa các chân ESP8266EX 17

Bảng 3.1: So sánh các modul IoT wifi ESP8266 23

Bảng 3.2: So sánh các loại led RGB 24

Bảng 3.3: Tổng hợp giá trị điện áp và dòng điện trong mạch 26

Bảng 4.1 Danh sách các linh kiện 29

Bảng 5.1: Đánh giá các tiêu chuẩn đặt ra 82

Bảng 5.2: Đánh giá các khoảng cách điều khiển 83

Bảng 5.3: Đánh giá điều khiển bằng khẩu lệnh 83

xiii

Việc sử dụng ánh sáng không chỉ để cho mục đích chiếu sáng bình thường, mà nó còn được sử dụng như một thiết bị có khả năng cung cấp các ánh sáng có màu sắc khác nhau làm phong phú và tạo cảm giác vui vẻ, thân thiện, hài hòa giữa con người với các thiết bị trong nhà Thiết bị đèn led được thiết kế từ những bóng đèn led nhỏ nhưng lại mang đến những điều mới mẻ và thú vị trong căn nhà của bạn, đèn led RGB là một loại đèn led có khả năng thay đổi màu sắc dựa trên phương pháp điều khiển từng bóng đèn led

có ba màu cơ bản là đỏ, xanh lá và xanh lam theo cơ chế tỷ số nhất định sẽ cho ra nhiều màu khác nhau Việc tích hợp ba bóng đèn led và một con chip sử lý giúp cho việc điều

khiển dể dáng hơn vào trong một hình khối nhỏ chỉ vài mm là một bước tiến của ngành khoa học kỹ thuật, nó làm tối thiểu vùng không gian có thể để hàng ngàn led, việc sử dụng vào các ứng dụng trong đời sống là rất dể dàng và đơn giản

Việc điều khiển bóng đèn RGB qua điện thoại thông minh rất hữ ích, mọi người có thể thoải mái ngồi tại chỗ và chỉ việc điều khiển thiết bị trong nhà của mình bằng giọng nói qua phần mềm được thiết kế dành riêng cho hệ điều hành Android Hai sản phẩm trong đề tài này đã đáp ứng được những yêu cầu đặt ra cho một thiết bị điện trong nhà, tiện lợi, an toàn, thân thiện, đơn giản hóa trong quá trình sử dụng và bào trì sữa chữa Nhóm em xin chân thành cảm ơn

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 1

Chương 1 TỔNG QUAN

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Ngày nay, điện thoại thông minh là vật dụng không thể thiếu trong cuộc sống của con người Ngoài các tính năng như: chụp ảnh, lướt wed, check mail, xem phim, nghe nhạc, thì điện thoại thông minh còn là công cụ để điều khiển các thiết bị khác như: đèn, quạt, tivi,… Nhưng ở giai đoạn hiện nay có rất nhiều người đang cảm thấy khó chịu khi phải thao tác những nút bé xíu trên điện thoại, mất rất nhiều thời gian để xóa

đi, nhập lại vài dòng tin nhắn hay chuyển màn hình để điều khiển nhiều thiết bị cùng một lúc [5] Như vậy, họ phải mua điện thoại khác hay một cái gì đó tương tự có màn hình to hơn để việc điều khiển trở nên dễ dàng, nhưng nó lại phát sinh một vấn đề khác

đó là điện thoại quá cỡ, khó khăn trong việc mang theo… Vậy, cách tối ưu hơn là dùng giọng nói điều khiển, vẫn là chiếc điện thoại ấy nhưng các nút bấm chỉ còn là một, sẽ không còn các nút bấm bé xíu, không cần chuyển qua, chuyển lại các màn hình mà thay vào đó là bằng “một câu nói giải quyết tất cả”

Cùng với sự phát triển của Iot (Internet of thing) một cụm từ đã, đang và sẽ là một trào lưu công nghệ trong tương lai Tất cả các thiết bị sẽ không còn hoạt động một các riêng lẻ nữa mà rất có thể nó sẽ được hoạt động trong cùng một hệ thống kết hợp nhiều thiết bị được kết nối với mạng internet và được điều khiển, giám sát một cách trực tiếp hay gián tiếp từ con người hay một hệ thống điều khiển cấp cao từ xa khác Các thiết bị đó sẽ không chỉ hoạt động với các phương pháp điều khiển truyền thống bằng tay, hay bằng cơ cấu kéo đẩy nữa mà thay vào đó nó sẽ hoạt động theo các cử chỉ, ánh mắt, hành động, giọng nói hay cả ý nghĩ của con người

Từ những nguyên nhân trên nhóm em chọn hướng đề tài là “THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN ĐÈN CHIẾU SÁNG VÀ THIẾT BỊ TRONG CĂN

HỘ BẰNG GIỌNG NÓI TRÊN HỆ ĐIỀU HÀNH ANDROID”

Việc sử dụng đèn led để phục vụ cho nhu cầu chiếu sáng của gia đình và công cộng đã được ứng dụng rộng rãi nhờ những tính năng ưu việt của nó như hoạt động với hiệu suất cao nhưng tiêu tốn năng lượng rất thấp, tuổi thọ cao cùng với giá thành thấp Sự đa dạng về chủng loại, hình dáng và giá thành đã làm phong phú và có nhiều

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 2

sự lựa chọn hơn cho khách hàng cũng như cho các nhà sản xuất thiết bị sự dụng bóng đèn led Trong đồ án này, nhóm em sử dụng một loại đèn led có khả năng thay đổi màu sắc và có tích hợp một con IC điều khiển giúp phân chia các tỷ lệ điện áp vào các led bên trong để được màu sắc mong muốn khi được điều khiển từ thiết bị điều khiển Theo [5] ứng dụng dùng IC chuyên dụng HM2007 để nhận dạng giọng nói, muốn

sử dụng được thì người dùng phải “huấn luyện” trước, sao đó hệ thống mã hóa giọng nói đó thành tín hiệu số, ví dụ nói “đèn” thì hệ thống sẽ lưu lại tương ứng mã “01”, mỗi khi nghe đúng từ này thì thực hiện chức năng “01” do người lập trình, chi tiết cách huấn luyện và sử dụng bạn có thể xem ở [7] Nhược điểm là mạch này ghi được 40 mã lệnh, giá thành đắt khoảng 150 USD [7], mất dữ liệu huấn luyện khi mất nguồn (hết pin) [5]

Theo [7] thiết kế phần mềm nhận dạng giọng nói trên hệ điều hành android, kết nối bluetooth gửi tín hiệu cho Uno R3 để điều khiển led đơn sáng- tắt Bài viết mang tính chất tiền đề, điều khiển ngõ ra tín hiệu nhỏ (led đơn), truyền nhận bằng bluetooth giới hạn phạm vi, không thích hợp cho việc kết nối nhiều thiết bị cùng lúc

Ngoài ra, với ổ cắm thông minh [5] bạn có thể điều khiển các thiết bị từ xa thông qua sóng RF Tuy nhiên, sóng RF có thể bị nhiễu do bên ngoài có nhiều hệ thống sử dụng ở nhiều tần số khác nhau

1.2 MỤC TIÊU

Thiết kế và thi công đèn led RGB, ổ cắm điện được kết nối qua sóng wifi và điều khiển từ điện thoại thông minh hoặc máy tính bảng chạy hệ điều hành Android Muốn điều khiển thiết bị nào, người dùng chỉ cần dùng “khẩu lệnh” nói trực tiếp vào điện thoại thì thiết bị đó được tác động

1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Dưới đây là các nội dung chính sẽ được thực hiện trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp của nhóm

 NỘI DUNG 1: Thiết kế, thi công mạch nguồn 5V DC – 2A

 NỘI DUNG 2: Thiết kế, thi công mạch ổ cắm

 NỘI DUNG 3: Thiết kế, thi công đèn led RGB

 NỘI DUNG 4: Thiết kế giao diện điều khiển trên điện thoại Android OS bằng chương trình App Inventor

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 3

 NỘI DUNG 5: Lập trình giao tiếp giữa module ESP 8266 với điện thoại android qua sóng WIFI

 NỘI DUNG 6: Viết chương trình cho module ESP 8266 điều khiển đèn và ổ cắm

 NỘI DUNG 7: Lắp ráp các khối điều khiển vào thiết bị

 NỘI DUNG 8: Chạy thử nghiệm toàn bộ hệ thống

 NỘI DUNG 9: Cân chỉnh hệ thống

 NỘI DUNG 10: Đánh giá kết quả thực hiện

 NỘI DUNG 11: Viết sách luận văn Báo cáo đề tài tốt nghiệp

1.4 GIỚI HẠN

Dưới đây là các thông số giới hạn của đề tài:

 Kích thước đèn led RGB (D=15cm), số lượng led 48

 Kích thước ổ cắm 15x15x5 cm, gồm 3 ngõ ra 220VAC, 2 ngõ ra USB 5VDC

 Mô hình thi công có kích thước 50x50 cm

 Sóng wifi của esp8266 tối ưu trong tầm 25m

 Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Chương này trình bày phần lý thuyết của đề tài, giới thiệu phần cứng của đồ án

 Chương 3: Thiết kế và tính toán

Chương này trình bày đặt sơ đồ khối, tính toán, thiết kế nguyên lý mạch bao gồm khối nguồn, khối điều khiển, khối chấp hành của đồ án

 Chương 4: Thi công hệ thống

Chương này trình bày mạch PCB, ảnh thực tế, quá trình thi công, kiểm tra mạch, lưu đồ giải thuật, trình bày các phần mềm sử dụng liên quan, viết tài liệu sử dụng

 Chương 5: Kết quả, nhận xét, đánh giá

Chương này trình bày trình bày kết quả của cả quá trình nghiên cứu, nhận xét và đánh giá sản phẩm

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 4

 Chương 6: Kết luận và hướng phát triển

Chương này trình bày phần nhận xét, đánh giá và hướng phát triển của đồ án

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 5

Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Màu sắc rất quan trọng trong cuộc sống của con người vì nó có ảnh hưởng đến tâm lý của con người, của sống thật tẻ nhạt khi chỉ có 2 màu đen và trắng Bạn sẽ cảm thấy tràn đầy năng lượng khi ở trong căn phòng màu đỏ, bạn có cảm giác dễ chịu, thoải mái khi ở căn phòng màu vàng, hay màu xanh được cho là màu sắc có thể làm dịu và thư giãn [1]

Trong những thời điểm khác nhau thì con người có những tâm lý khác nhau, khi giận dữ bạn cần ở trong phòng màu xanh lá để bình tĩnh hơn, khi tổ chức sinh nhật bạn cần có không gian lãng mạn, huyền ảo trong phòng màu vàng, khi làm việc bạn cần ánh sáng trắng để tinh thần sáng suốt, làm việc hiệu quả [1]

Thay vì bạn phải gắn thật nhiều đèn và công tắc để thích hợp với tâm trạng của bạn, thì với một đèn RGB điều khiển bằng giọng nói bạn sẽ thay đổi được nhiều màu khác nhau, không cần tốn quá nhiều chi phi, lắp đặt dễ dàng

Cơ chế của công nghệ nhận dạng giọng nói (speech to text): khi chúng ta phát âm vào thiết bị, thiết bị sẽ tạo ra một tệp tin âm thanh và chuyển về một server nào đó của google và server này sẽ trả lại một mảng các chuỗi ký tự gần giống với âm thanh bạn phát ra trong tập tin đó [5]

Cho tới thời điểm này thì việc nhận dạng âm thanh và chuyển đổi vẫn chưa thật chính xác, vì vậy bạn phải phát âm thật chuẩn mới có giá trị đúng với những gì bạn mong muốn [5]

Tính năng này được hỗ trợ sẵn trong thư viện android, việc bạn cần làm là lấy chuỗi giá trị này đi so sánh để thực hiện một công việc nào đó

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 6

Thiết bị lưu trữ: bộ nhớ RAM, ROM

Thiết bị giao diện điều khiển: điện thoại, máy tính bảng Android OS

2.3.1 Đèn led RGB WS2812B

 Giới thiệu:

WS2812B là một module đèn led đặc biệt, có thể điều khiển riêng biệt 3 màu Red-Green-Blue bởi IC tích hợp sẵn bên trong mà chỉ cần một chân tín hiệu duy nhất Muốn mở rộng thêm nhiều LED bạn nối chân DO của modul này vào chân DI của modul khác [7]

Nguyên lý hoạt động: sau khi cấp nguồn, chân DIN sẽ nhận dữ liệu từ vi điều khiển, 24 bit (8G-8R-8B) dữ liệu đầu tiên được chốt lại trong led đầu tiên, các dữ liệu khác sẽ được sắp xếp lại và gửi đến led tiếp theo qua cổng DO Sau khi truyền qua mỗi led thì tín hiệu giảm đi 24 bit Cứ thế tiếp tục cho các led còn lại [14]

Led được điều khiển với điện áp thấp, tiếp kiệm năng lượng, độ sáng cao, góc tán

xạ lớn, điện năng tiêu thụ thấp, tuổi thọ cao và nhiều lợi thế khác Có chip điều khiển tích hợp trong đèn led trên trở nên đơn giản hơn, khối lượng nhỏ, lắp đặt thuận tiện [7]

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 7

 Đặc điểm và lợi ích [14]:

- Kết nối thông minh giúp việc bảo vệ chip IC không bị hư hỏng khi kết nối nguồn điện ngược

- Các mạch điều khiển và nguồn nuôi led sử dụng một nguồn duy nhất

- Mạch điều khiển và led RGB thành phần được tích hợp trong một gói 5050, tạo thành một điều khiển hoàn toàn các điểm ảnh

- Tín hiệu điều khiển sẽ được định hình lại, đảm bảo dạng sóng không bị biến dạng

- Tích hợp mạch RESET điện và mạch RESET khi bị mất nguồn

- Mỗi điểm ảnh của ba màu cơ bản có thể đạt được 256 hiển thị độ sáng, hiển thị đầy đủ 16.777.216 màu với tần số quét lớn hơn 400Hz/s

- Có thể truyền tín hiệu điện và điều khiển xa hơn 5m mà không cần bất kỳ mạch khuếch đại nào

- Gửi dữ liệu điều khiển với tốc độ 800Kbps

- Cho khả năng hiển thị màu sắc đẹp, tiết kiệm năng lượng

- Không kiểm tra led trực tiếp khi cấp nguồn mà phải dùng chương trình mới kiểm tra được led

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 8

Hình 2.1: Cấu tạo led WS2812B Hình 2.2: Hình thực tế led WS2812B WS2812B có sơ đồ chân như hình 2.3

Hình 2.3: Sơ đồ chân led WS2812B Bảng 2.1: Thông số tối đa của led WS2812B

Nguồn cung cấp VDD +3.5 ~+5.3 VDC

Điện áp vào VI -0.5 ~ VDD+0.5 VDC

Nhiệt độ hoạt động Topt -25 ~+80 °C

Nhiệt độ bảo quản Tstg -55 ~+150 °C

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 9

Bảng 2.2: Thông số các led thành phần của led WS2812B

Màu Kiểu Bước sóng(nm) Độ sáng (mcd) Điện áp(VDC)

Đỏ 13CBAUP 620-630 550-700 1.8-2.2

Xanh lá 13CGAUP 525-530 1100-1400 3.0-3.2

Xanh da

trời 10R1MUX 456-475 200-400 3.0-3.4

Bảng 2.3: Thời gian truyền dữ liệu led WS2812B

T0H Mã 0, thời gian điện áp mức cao 0.35us ±150ns

T1H Mã 1, thời gian điện áp mức cao 0.9us ±150ns

T0L Mã 0, thời gian điện áp mức thấp 0.9us ±150ns

T1L Mã 1, thời gian điện áp mức thấp 0.35us ±150ns

RES Thời gian điện áp mức thấp Trên 50us

Hình 2.4: Biểu đồ thời gian của các mã điều khiển led WS2812B

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 10

Hình 2.5: Cách kết nối điều khiển 3 led WS2812B

Hình 2.6: Phương pháp truyền dữ liệu led WS2812B

Hình 2.7: Sơ đồ kết nối led WS2812B

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 11

 Nguyên tắc pha màu RGB:

(R - red - đỏ, G - Green - Xanh lá, B - Blue - Xanh dương) Để thay đổi màu sắc của LED RGB, bạn chỉ việc thay đổi 3 giá trị màu R-G-B Để thay đổi giá trị màu, bạn điều khiển điện áp ngõ ra từng chân LED, việc này được chip WS2812B bên trong LED hỗ trợ nên bạn chỉ cần biết giá trị màu RGB để điều khiển theo ý muốn mà không cần quan tâm đến mức điện áp cho từng màu [3]

Hình 2.8: Cách pha màu RGB Hình 2.9: Giá trị các mẫu màu RGB 2.3.2 ESP8266 D1 MINI

a Giới thiệu ESP8266 D1 MINI

Là giải pháp điều khiển qua wifi cho ứng dụng Internet of Things (IoT) bởi nó tích hợp sẵn wifi dưới dạng System on Chip D1 MINI là một board wifi nhỏ dựa trên chip ESP-8266EX [11]

 Thông số- Đặc tính [11]:

- Vi điều khiển ESP-8266EX

- 11 chân I/O số, tất cả các chân đều hỗ trợ các kết nối ngắt/ PWM/ I2C/ chuẩn

1 dây ngoại trừ chân D0

- 1 chân tương tự (điện áp vào lớn nhất 3.2 VDC)

- 1 cổng kết nối Micro USB cho việc lập trình và cấp nguồn khi lập trình

- Cấp nguồn qua cổng USB máy tính hoặc qua chân 5V và GND trên board

- Tốc độ xung clock 80MHz/160MHz

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 12

- Điện áp hoạt động 3.3 VDC Dòng tiêu thụ 500mA

- Ra sẵn chân điều khiển (I/O, SCL, SDA, Tx, Rx,…)

- Có tích hợp USB to UART driver CH 340G

 Nhược điểm:

- Ít chân I/O cho các ứng dụng lớn

- Chỉ chịu được dòng và áp nhỏ (nhỏ hơn hoặc bằng 3.3VDC)

Hình 2.10: Mặt trước và mặt sau của ESP8266 D1 MINI

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 13

Hình 2.11: Định nghĩa chân trên mạch ESP 8266 D1 MINI Các chân IO của ESP 8266 D1 MINI được định nghĩa theo chân vật lý, theo các chân chức năng và theo kiểu lập trình NodeMCU và Arduino

Bảng 2.4: Chức năng các chân của ESP8266 D1 MINI

D4 IO, 10k Pull-up, BUILTIN_LED GPIO2

D8 IO, 10k Pull-down, SS GPIO15

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 14

b ESP-8266EX [15]

ESP8266EX của nhà cung cấp Espressif là một giải pháp wifi System on Chip (SoC) để đáp ứng cho nhu cầu của người sử dụng, tiết kiệm năng lượng, thiết kế nhỏ gọn và hiệu quả đáng tin cậy trong ngành IoT (Internet of Things)

Với khả năng kết nối wifi hoàn chỉnh và khép kín, ESP8266EX có thể thực hiện các ứng dụng độc lập hoặc một thiết bị tớ được điều khiển từ một MCU (Micro-controller Unit) chủ Khi các ứng dụng của ESP8266EX được bật lên thì nó nhanh chóng được khởi động lên từ bộ nhớ FLASH Các bộ nhớ CACHE tốc độ cao được tích hợp giúp tăng tốc độ và tối ưu hóa bộ nhớ hệ thống Ngoài ra, ESP8266EX có thể được áp dụng cho bất kỳ thiết kế vi điều khiển như một adapter wifi thông qua SPI/ SDIO hoặc giao tiếp I2C/ UART

ESP8266EX tích hợp các công tắc anten, kết nối RF, bộ khuếch đại năng lượng,

độ khuếch đại nhiễu thấp, bộ lọc Thiết kế nhỏ gọn giảm thiểu kích thước PCB tối ưu kích thước mạch ứng dụng

Espressif Systems’Smart Connectivity Platform (ESCP) cho phép tính năng chuyển đổi nhanh chóng giữa chế độ ngủ và chế độ làm việc cho mục đích tiết kiệm năng lượng

 Bảo mật với WPA/WPA2 PSK, and WPS driver

 Bổ sung tính năng bảo mật 802.11i và TSN

 Mở giao diện cho các chương trình trên các lớp xác thực khác nhau trong EAP như TLS, PEAP, LEAP, SIM, AKA, hoặc của khách hàng cụ thể

 Hỗ trợ 802.11n (2.4 GHz)

 WMM tiết kiệm điện năng U-APSD

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 15

 Các quản lý các hàng đợi để ưu tiên cho truyền dẫn được xác định bởi chuẩn 802.11e

 Phân tán DMA cho việc tối đa cho CPU giảm tải trên các hoạt động truyền nhận dữ liệu Zero, sao chép

 Được phép lựa chọn ăng-ten (phần mềm và phần cứng)

 Xung clock, điện năng kết hợp với quản lý năng lượng 802.11 tuân thủ tự động thích nghi với điều kiện kết nối hiện cung cấp điện năng tiêu thụ tối thiểu

 Thích ứng thuật toán tỷ lệ dự phòng đặt tốc độ truyền tải tối ưu và sức mạnh Tx dựa trên SNR thực tế và thông tin mất gói tin

 Tự động phát lại và phản hồi trên MAC để tránh vức bỏ các gói tin trên môi trường máy chủ chậm

 Hỗ trợ chuyển vùng

 Cấu hình phân chia lưu lượng gói (PTA) với thiết kế bộ xử lý con chuyên dụng được thiết kế dựa trên cung cấp thời gian hỗ trợ Bluetooth cùng tồn tại linh hoạt và chính xác cho một loạt các nhà cung cấp Bluetooth Chip

 Hỗ trợ ăng-ten Bluetooth tại kép và đơn với tùy chọn đồng thời (Wi-Fi / Bluetooth)

 Các thông số kỹ thuật của modul Wifi 8266

802.11 n: +14 dBm

Độ nhạy nhận 802.11 b: -91 dbm (11 Mbps) 802.11 g: -75 dbm (54 Mbps)

802.11 n: -72 dbm (MCS7) Ăng-ten PCB Trace, External, IPEX Phần

cứng Giao tiếp ngoại vi CPU Tensilica L106 32-bit micro controller UART/SDIO/SPI/I2C/I2S/IR Remote

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 16

Điện áp hoạt động 3.0 ~ 3.6 VDC Dòng hoạt động Trung bình 80 mA Nhiệt độ hoạt động -40°C ~ 125°C Nhiệt độ cất giữ -40°C ~ 125°C Kích thước đóng gói QFN32-pin (5 mm x 5 mm)

 Camera IP, mạng cảm biến

 Thẻ ID, thiết bị đeo điện tử

 Thiết bị nhận biết vị trí có WIFI

 Hệ thống vị trí chỉ đường WIFI

 Sơ đồ chân ESP 8266EX

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 17

Hình 2.12: Sơ đồ chân ESP8266EX Bảng 2.6: Định nghĩa các chân ESP8266EX

11 VDDPST P Vào/ ra số, nguồn nuôi (1.8 V ~ 3.3 V)

12 MTCK I/O GPIO13; HSPI_MOSI; UART0_CTS

13 MTDO I/O GPIO15; HSPI_CS; UART0_RTS

14 GPIO2 I/O UART Tx during flash programming; GPIO2

17 VDDPST P Vào/ ra số, nguồn nuôi (1.8 V ~ 3.3 V)

18 SDIO_DATA_2 I/O Kết nối SD_D2 (Series R: 200Ω); SPIHD;

HSPIHD; GPIO9

19 SDIO_DATA_3 I/O Kết nối SD_D3 (Series R: 200Ω); GPIO10

20 SDIO_CMD I/O Kết nối SD_CMD (Series R: 200Ω); SPI_CS0;

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 18

25 U0RXD I/O UART Rx during flash programming; GPIO3

26 U0TXD I/O UART Tx during flash progamming; GPIO1;

SPI_CS1

27 XTAL_OUT I/O Kết nối đầu ra dao động tinh thể, có thể được sử

dụng để cung cấp BT xung đầu vào

28 XTAL_IN I/O Kết nối đầu vào dao động tinh thể

29 VDDD P Analog Power 3.0 V ~ 3.6 V

30 VDDA P Analog Power 3.0 V ~ 3.6 V

31 RES12K I Nối tiếp với một điện trở 12 kΩ và kết nối với đất

 Mô tả các khối chức năng [15]

Hình 2.13: Sơ đồ khối chức năng ESP-8266EX CPU: ESP-8266EX tích hợp vi điều khiển Tensilica L106 32-bit (MCU) và một kiến trúc 16-bit RSIC công suất cực thấp Tốc độ CPU 80Mhz, nó có thể đạt tới 160 MHz Hệ thống thời gian thực (RTOS) Hiện tại chỉ có 20% của MIPS đã bị chiếm đóng bởi ngăn xếp wifi, phần còn lại đều có thể sử dụng cho các ứng dụng người dùng lập trình và phát triển

Bộ nhớ: ESP-8266EX WI-FI SoC tích hợp điều khiển bộ nhớ và đơn vị bộ nhớ bao gồm SRAM và ROM MCU có thể chấp nhận đơn vị bộ nhớ thông qua iBus, dBus, và giao diện AHB Tất cà các đơn vị bộ nhớ đều có thể truy cập theo yêu cầu,

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 19

trong khi bộ phân chia bộ nhớ quyết định bộ nhớ trình tự chạy theo thời gian khi các yêu cầu được nhận từ bộ xử lý Kích thước bộ nhớ RAM < 50KB, điều đó có nghĩa là khi ESP-8266EX hoạt động ở chế độ Station và kết nối tới router thì không gian lập trình và dữ liệu là gần 50 KB Không có ROM cho việc lập trình trong SoC, vì vậy người dùng phải cất giữ chương trình trong bộ nhớ ngoài SPI flash

External Flash: ESP8266EX sử dụng bộ nhớ flash ngoài để cất chương trình của người dùng và hỗ trợ lên đến 16MB Bộ nhớ flash nhò nhất của ESP8266EX là 1MB 2.3.3 Truyền dữ liệu qua WIFI

a Giới Thiệu WIFI

Hình 2.14: Sơ đồ kết nối WIFI Wifi là viết tắt của Wireless Fidelity được gọi chung là mạng không dây sử dụng sóng vô tuyến Loại sóng vô tuyến này tương tự như sóng điện thoại, truyền hình và radio Wifi là kết nối không thể thiếu trên điện thoại, laptop, máy tính bảng và các thiết

bị điện tử tiêu dùng hiện nay

Sóng wifi có một số khác biệt so với các sóng vô tuyến khác ở chỗ: chúng truyền

và phát tín hiệu ở tần số 2.4 GHz hoặc 5 GHz Tần số này cao hơn so với các tần số sử dụng cho điện thoại di động, các thiết bị cầm tay và truyền hình Tần số cao hơn cho phép tín hiệu mang theo nhiều dữ liệu hơn

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 20

Chuẩn 802.11g cũng phát ở tần số 2.4 GHz, nhưng nhanh hơn so với chuẩn 802.11b, tốc độ xử lý đạt 54 megabit/giây Chuẩn 802.11g nhanh hơn vì nó sử dụng

mã OFDM (orthogonal frequency-division multiplexing), một công nghệ mã hóa hiệu quả hơn

Chuẩn 802.11a phát ở tần số 5 GHz và có thể đạt đến 54 megabit/ giây Nó cũng

sử dụng mã OFDM Những chuẩn mới hơn sau này như 802.11n còn nhanh hơn chuẩn 802.11a, nhưng 802.11n vẫn chưa phải là chuẩn cuối cùng

Chuẩn 802.11n cũng phát ở tần số 2.4 GHz, nhưng nhanh hơn so với chuẩn 802.11a, tốc độ xử lý đạt 300 megabit/giây

WiFi có thể hoạt động trên cả ba tần số và có thể chuyển qua lại giữa các tần số khác nhau một cách nhanh chóng Việc chuyển giữa các tần số giúp giảm thiểu sự nhiễu sóng và cho phép nhiều thiết bị kết nối không dây cùng một lúc

b Truyền dữ liệu qua WIFI

WIFI truyền dữ liệu dựa trên sự lan truyền của sóng vô tuyến và được phát theo mọi hướng trên dãi tần số 2.4Ghz

Wifi sử dụng sóng radio (sóng vô tuyến) để truyền thông tin qua hệ thống mạng Tín hiệu này sẽ được truyền đi thông qua một ăng-ten, một bộ giải mã gọi là router Sau khi giải mã xong, dữ liệu sẽ được gửi đến Internet thông qua một kết nối Ethernet có dây

Khi mạng không dây hoạt động như đường 2 chiều, các dữ liệu nhận được từ internet cũng sẽ đi qua router và được mã hoá thành tín hiệu radio cho điện thoại nhận

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 21

C hương 3 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ

3.1 GIỚI THIỆU

Tổng quan về các yêu cầu của đề tài gồm 2 phần chính:

- Thiết kế đèn RGB điều khiển bằng giọng nói qua điện thoại android: khi người dùng có các khẩu lệnh: “Xem phim” đèn chuyển sang màu vàng; “Tiếp khách” đèn chuyển sang màu trắng; “Tiệc tùng” đèn thay đổi màu liên tục

- Thiết kế mạch ổ cắm điều khiển từ xa: người dùng có thể điều khiển các thiết

bị từ xa mà chỉ dùng chung một bộ điều khiển từ xa chính là điện thoại của mình

Yêu cầu thiết kế gồm:

- Mạch đèn gồm 48 led RGB WS2812B, thiết kế theo hình tròn bán kính 6cm, chia thành 3 vòng, mỗi vòng có số led RGB tương ứng từ trong ra ngoài là

Trên điện thoại thông minh thông qua sóng wifi điều khiển các chế độ cho đèn và

bật/tắt các thiết bị kết nối với ổ cắm

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 22

Hình 3.1: Sơ đồ khối điều khiển đèn và thiết bị từ điện thoại

Nguồn 220VAC qua mạch nguồn, cho điện áp ra 5VDC Nguồn 5V DC là nguồn nuôi cho ESP 8266 và led RGB

ESP 8266 điều khiển led RGB hoạt động

Hình 3.2: Sơ đồ khối xử lý tín hiệu của mạch led RGB Nguồn 220VAC qua mạch nguồn, cho điện áp ra 12VDC Nguồn 12VDC qua

mạch nguồn LM 2576 cho điện áp ra 5VDC , là nguồn nuôi cho ESP 8266 và nguồn khi kích BJT

ESP 8266 điều khiển led relay và cổng USB hoạt động

Nguồn 220VAC/5VDC

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 23

Hình 3.3: Sơ đồ khối xử lý tín hiệu của mạch ổ cắm

Bảng 3.1: So sánh các modul IoT wifi ESP8266

STT Tên modul Giá thành IO Kích thước Ghi chú

1 ESP8266 V1 85000 [8] 4 25x15x1

(mm)

Không tích hợp firmware Không tích hợp mạch nạp

7x5.4x1.5 (cm)

Có tích hợp firmware

3 ESP8266

Node MCU

200000 [8] 15

49x24.5x13 (mm)

Có tích hợp firmware

4 ESP8266 D1

Mini

160000 [8] 11 34.2x25.6

2USB Nguồn

220VAC/12VDC

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 24

Trong đề tài này nhóm chọn led RGB WS2812B, vì led có những ưu điểm nổi

bật (trình bày trong phần 2.3.1) so với các led còn lại

 Chia thành 3 vòng, với số led từ ngoài vào trong 24 – 16 – 8

 Có 3 dây tín hiệu: Vcc, GND, DI

Ta có: Vì 1 led tiêu thụ dòng 18mA (theo datasheet WS2812B), nên:

18𝑚𝐴 𝑥 48 = 864𝑚𝐴 ≈ 900𝑚𝐴

Với yêu cầu như trên, nhóm thiết kế nguyên lý mạch led (hình 3.4)

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 25

Hình 3.4: Sơ đồ nguyên lý mạch đèn led RGB

b Thiết kế khối điều khiển ổ cắm

Yêu cầu:

 Thiết kế một ổ cắm ngõ điều khiển 3 thiết bị 220VAC, 2 cổng USB

 Kích thước: 15x15x5cm (D x R x C)

 Có đèn báo khi cấp nguồn

 Dùng BJT để kích ngõ ra relay tiếp điểm 5VDC-220VAC

 Dùng opto cách ly để bảo đảm an toàn

Chân số 1 và 2 của opto 817 chính là led, ta có:

Với yêu cầu như trên, nhóm thiết kế nguyên lý mạch ổ cắm (hình 3.5)