Thiết kế hệ thống điều khiển các thiết bị sử dụng trong ngôi nhà thông minh

Lời Mở Đầu* Tính cấp thiết của đề tài Hiện nay trong điều kiện kinh tế ngày càng phát triển, nhu cầu trong đời sống củacon người cũng ngày càng nâng cao, song song với đó việc nền công n

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÁC THIẾT BỊ TRONG NGÔI

NHÀ THÔNG MINH

NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ, ĐIỆN TỬ

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: TS NGUYỄN VĂN NHANH

Lê Minh Thành MSSV: 1311030198 Lớp: 13DCT02Điện thoại: 0335857527 Email: dantebo30@gmail.com Ngành : Cơ điện tử Chuyên ngành : Cơ – Điện Điện Tử

2 Tên đề tài đăng ký : Thiết kế hệ thống điều khiển các thiết bị sử dụng trong ngôi nhà

LỜI CAM ĐOAN

Chúng tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của chúng tôi

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trongbất kỳ công trình nào khác

Tp Hồ Chí Minh, ngày 14 tháng 8 năm 2021

(Ký tên và ghi rõ họ tên)

và chỉ bảo hết sức tận tình cho em hoàn thành Báo Cáo.

Qua đây, em xin cảm ơn bạn bè đã nhiệt tình giúp đỡ em trong suốt quá trình họctập cũng như trong suốt thời gian thực hiện báo cáo này

Cuối cùng, cám ơn đến cha mẹ đã tạo điều kiện tốt nhất về kinh tế và tinh thần đểcon hoàn thành tốt đề tài này

Em xin chân thành cảm ơn!

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 14 tháng 8 năm 2021

(SV ký và ghi rõ họ tên)

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN 4

LỜI CẢM ƠN 5

MỤC LỤC 6

DANH SÁCH CÁC BẢNG 7

DANH SÁCH CÁC HÌNH 8

Lời Mở Đầu 10

KẾT CẤU ĐỀ TÀI 13

Chương 1: Giới Thiệu 14

Chương 2: TỔNG QUAN GIẢI PHÁP 17

Chương 3: PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT 19

Chương 4: QUY TRÌNH THIẾT KẾ 20

Chương 5: THI CÔNG 62

Chương 6: ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ, KẾT LUẬN 69

TÀI LIỆU THAM KHẢO 71

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 4.1: Thông số kỹ thuật ESP32 22

Bảng 4.2: Sơ đồ nối chân DHT11 và ESP32 25

Bảng 4.3: Sơ đồ nối chân MQ-02 và ESP32 26

Bảng 4.4: Sơ đồ nối chân I2C và ESP32 27

Bảng 4.4: Nối chân I2C và ESP32 33

Bảng 5.1: Bảng số liệu thực nghiệm 67

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 1.1: Giới thiệu hệ thống điều khiển ngôi nhà thông minh 14

Hình 1.2: Điều khiển các thiết bị sử dụng trong ngôi nhà thông minh 15

Hình 4.1: Sơ đồ khối hệ thống 20

Hình 4.2: Sơ đồ chân ESP32 22

Hình 4.3: Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11 24

Hình 4.4: Cảm biến khí gas MQ2 25

Hình 4.5: Cảm biến hồng ngoại SR602 26

Hình 4.6: Cảm biến vân tay AS608 28

Hình 4.7: Sơ đồ kết nối AS608 29

Hình 4.8: Động cơ Servo SG90 29

Hình 4.9: Relay tiếp điểm cơ khí 30

Hình 4.10: Các loại LED 31

Hình 4.11: Quạt tản nhiệt 31

Hình 4.12: Còi hú buzzer 32

Hình 4.13: LCD 16x2 32

Hình 4.14: Module IC2 33

Hình 4.15: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống 35

Hình 4.16: Lưu đồ hệ thống 36

Hình 4.17: Biểu tượng Arduino IDE 38

Hình 4.18: Chương trình Arduino 39

Hình 4.19: Biểu tượng app Blynk 59

Hình 4.20: Giao diện đăng nhập Blynk 60

Hình 4.21: Giao diện điều khiển Blynk 61

Hình 5.1: Phần thô mô hình 63

Hình 5.2: Bắt đầu quá trình lắp linh kiện 64

Hình 5.3: Mạch điều khiển sau thi công 65

Hình 5.4: Mô hình hoàn thiện 66

Hình 5.5: Lưu đồ quy trình thao tác 68

Lời Mở Đầu

* Tính cấp thiết của đề tài

Hiện nay trong điều kiện kinh tế ngày càng phát triển, nhu cầu trong đời sống củacon người cũng ngày càng nâng cao, song song với đó việc nền công nghệ ngày càngphát triển và các tiện ích của chúng ngày càng được áp dụng nhiều vào thực tế đời sống.Những ngôi nhà bình thường đã dần dần không còn đáp ứng được những nhu cầu trongđời sống của con người

Vì vậy ý tưởng ngôi nhà thông minh đã ra đời Ý tưởng xây dựng nên những ngôinhà này xuất phát từ việc an toàn và thuận tiện trong việc sinh hoạt của con người trongnhững ngôi nhà của mình như kiểm soát những rủi ro có thể mắc phải như việc rò rỉ khígas, việc có trộm đột nhập vào nhà hay việc tiết kiệm điện khi có thể kiểm tra xem đèn,quạt trong ngôi nhà mình đã tắt hay chưa và có thể điều khiển chúng thông qua mạnginternet

Với ý tưởng thiết kế một hệ thống điều khiến các thiết bị sử dụng trong mô hìnhngôi nhà thông minh đơn giản và có chi phí thấp Nhóm xin giới thiệu đến đề tài “Thiết

kế hệ thống điều khiển các thiết bị sử dụng trong ngôi nhà thông minh” mà nhóm thựchiện trong đồ án này

* Tình hình nghiên cứu

Trên thế giới, theo một thống kê của công ty nghiên cứu thị trường Statista thì vàonăm 2021 giá trị thị trường của Smarthome -nhà thông minh dự báo đạt tới hơn 43 tỉUSD, tăng gần gấp 3 lần so với năm 2014 Xu hướng ngôi nhà thông minh được dự báonhư một trong những ứng dụng công nghệ vào cuộc sống một cách toàn diện nhất

Với những tiềm năng phát triển lớn như trên, thì ở Việt Nam có rất nhiều nhà pháttriển ở trong nước hay ngoài nước đã xâm nhập vào thị trường nhà thông minh ở ViệtNam như Bkav, Lumi, Scheneider

Các doanh nghiệp ở Việt Nam chủ yếu cung cấp các giải pháp nhà thông minh thiên

về giải pháp an ninh, an toàn, điều khiển thiết bị thông qua smartphone,

* Mục đích nghiên cứu

Đề tài “Thiết kế hệ thống điều khiển các thiết bị sử dụng trong ngôi nhà thôngminh” được nghiên cứu, khảo sát và thực hiện với mục đích áp dụng những kiến thức đãhọc trong nhà trường để thiết kế, tạo ra một hệ thống tự động điều khiển các thiết bị sửdụng trong ngôi nhà thông minh, nhằm hướng tới tự động hóa, hiện đại hóa, giúp đấtnước ngày càng phát triển hơn

* Nhiệm vụ nghiên cứu

- Tìm hiểu về các thiết bị sử dụng trong ngôi nhà thông minh

- Nghiên cứu các phần mềm điều khiển

- Lập trình điều khiển

- Xây dựng thuật toán điều khiển

- Tính toán, lựa chọn các thiết bị điều khiển: quạt thông minh, đèn thông minh, hệ

thống chống trộm, báo cháy…

- Tính toán thiết kế mô hình mô phỏng các hệ thống thông minh trên

- Thi công lắp đặt thực nghiệm

- Viết báo cáo đồ án tốt nghiệp

* Phương pháp nghiên cứu

Trong đề tài “Thiết kế hệ thống điều khiển các thiết bị sử dụng trong ngôi nhà thôngminh” nhóm em đã sử dụng các phương pháp nghiên cứu:

- Phương pháp tham khảo tài liệu: bằng cách thu thập thông tin từ sách, tạp chí vềđiện tử và truy cập từ mạng internet

- Phương pháp quan sát: khảo sát một số mạch điện thực tế đang có trên thị trường

và tham khảo thêm một số dạng mạch từ mạng Internet

- Phương pháp thực nghiệm: từ những ý tưởng và kiến thức vốn có của mình kếthợp với sự hướng dẫn của giáo viên, nhóm em đã lắp ráp thử nghiệm nhiều dạng mạchkhác nhau để từ đó chọn lọc những mạch điện tối ưu.

Với đề tài này, nhóm em dựa vào sách giáo khoa và những kiến thức được trang bịtrong quá trình học tập cùng với sự trợ giúp của máy tính và những thông tin trên mạngInternet Ngoài ra, còn có những thiết bị, phần mềm trợ giúp trong quá trình thiết kếmạch như:

- Phần mềm lập trình điều khiển Arduino IDE

- Phần mềm vẽ mạch Proteus 8

- Phần mềm Word 2019

- Phần mềm nhận dạng, kết nối với nhà thông minh Blynk

- Phần mềm Solidworks

* Các kết quả đạt được của đề tài

Qua quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài, nhóm nhận thấy được đề tài có khảnăng ứng dụng vào thực tiễn cao, đáp ứng được nhu cầu cuộc sống hiện đại ngày nay và

đi đúng xu hướng của thời đại Đồng thời đề tài này cũng là một nguồn tài liệu có giá trịcho các bạn sinh viên những khóa tiếp theo có thể tham khảo khi nghiên cứu những đề tài

có liên quan Bên cạnh đó, nhóm cũng bổ sung cho mình những kiến thức hay và bổ ích

- Biết cách sử dụng các cảm biến

- Biết cách lập trình qua phần mềm Arduino IDE

- Biết cách sử dụng module wifi ESP32

- Biết cách sử dụng ứng dụng Blynk

- Biết cách lập trình đóng mở cửa bằng cảm ứng vân tay AS608

- Biết cách truyền nhận dữ liệu qua WIFI

KẾT CẤU ĐỀ TÀI

* Đề tài bao gồm 6 phần chính sau:

Chương 1: Giới thiệu

- Sơ lược về ngôi nhà thông minh

Chương 2: Tổng quan giải pháp

- Trình bày các vấn đề (Tính cấp thiết) và xác định các yêu cầu

Chương 3: Phương pháp giải quyết

- Nêu rõ các phương pháp và phần mềm sử dụng để nghiên cứu và thiết kế đề tài

Chương 4: Quy trình thiết kế

- Chạy thử, kiểm tra kết quả

- Viết tài liệu hướng dẫn sử dụng, thao tác.

Chương 6: Đánh giá kết quả, kết luận

- Đánh giá kết quả tổng thể

- Kết luận

- Hướng phát triển.

Chương 1

GIỚI THIỆU

Nhà thông minh (tiếng Anh là "Smart Home") hoặc hệ thống nhà thông minh là mộtngôi nhà/ căn hộ được trang bị hệ thống tự động tiên tiến dành cho điều khiển đèn chiếusáng, nhiệt độ, an ninh, bảo mật, cửa tự động và nhiều tính năng khác nhằm mục đích làmcho cuộc sống ngày càng tiện nghi, an toàn và góp phần sử dụng hợp lý các nguồn tàinguyên

Hình 1.1: Giới thiệu hệ thống điều khiển ngôi nhà thông minh

Theo WiseGeek, một ngôi nhà (hoặc căn hộ) được coi là "thông minh" bởi vì nó cóthể giám sát được nhiều khía cạnh diễn ra xung quanh ngôi nhà của chúng ta thường ngàyqua hệ thống máy tính hoặc điện thoại Một trong những ví dụ cơ bản nhất của nhà thông

minh là một hệ thống kiểm soát mức độ chiếu sáng của hệ thống đèn giúp tiết kiệm điện

và phù hợp với khung cảnh, chẳng hạn như cài đặt đèn ánh sáng nhẹ cho các bữa tiệc tối

Hệ thống cũng có thể điều chỉnh rèm cửa theo yêu cầu, kiểm soát nhiệt độ, hệ thố ng báo

sự cố khí gas, hệ thống đóng mở cửa tự động, hệ thống phòng ngừa trộm…

Các thành phần của hệ thống nhà thông minh bao gồm các cảm biến (như cảm biếnnhiệt độ, cảm biến chuyển động, cảm biến ánh sáng, cảm biến âm thanh, cảm biến khígas…), các bộ điề u khiển (PLC, vi điều khiển…), máy tính, khối thu phát tín hiệu (wifi,Bluetooth…) và các thiết bị chấp hành khác (Rơle trung gian…) Nhờ hệ thống cảm biến,các bộ điều khiển và máy tính/điện thoại mà con người có thể theo dõi các trạng thái bêntrong ngôi nhà dù chúng ta đang ở bất cứ đâu, để đưa ra các quyết định điề u khiển cácthiế t bị chấp hành mộ t cách phù hợp nhằm đảm bảo sự an toàn cũng như đem lại chongười sử dụng một môi trườ ng sống tốt nhất

Hình 1.2: Điều khiển các thiết bị sử dụng trong ngôi nhà thông minh

Trên thế giới, nhiều kiến trúc sư đang bắt đầu cân nhắc đến nhà thông minh trongkhi thiết kế và xây dựng nhà Khi đó, hệ thống được tích hợp ngay trong quá trình xâydựng thì chi phí cho việc lắp đặ t, bảo trì sẽ giảm xuống đồng thời toàn bộ hệ thống điệntrong tòa nhà cũng sẽ đồng bộ và linh hoạt hơn Tuy nhiên, các ngôi nhà hoặc căn hộ đã

xây dựng trước đây cũng vẫn có thể sửa đổi để tích hợ p hệ thống thông minh vào, đemlại những cảm giác mới cho ngôi nhà của chúng ta.

Hiện nay, trong lĩnh vực nhà thông minh, các kỹ sư vẫn đang tiếp tục sáng tạo đểtạo ra nhiều tiện ích hơn nữa cho ngôi nhà cũng như tối ưu hóa về triển khai lắp đặt mộtngôi nhà thông minh Trong tương lai không xa, ngôi nhà thông minh có thể có khả năng

“tư duy” để tự điều chỉnh các thiết bị một cách phù hợp và có khả năng giao tiếp với conngười như trong các bộ phim viễn tưởng là có cơ sở trở thành hiện thực

Cuối những năm 1990, nhà thông minh vẫn được xem là một thứ xa xỉ của nhà giàu.Tuy nhiên, với sự ra đời và phổ biến của công nghệ vi điện tử và chi phí ngày càng giảmcủa chúng thì các công nghệ điều khiển thông minh có thể được ứng dụng

rộng rãi hơn và đem lại cho mọi người dân có mức sống trung bình có thể làm chủ đượcngôi nhà thông minh trong tầm tay

Với sự phát triển vũ bão arch, năm 2012 đã có hơn 1,5 triệu hệ thống nhà thôngminh được lắp đặt ở của công nghệ thông tin, internet và chi phí cho hệ thống nhà thôngminh đã giảm xuống trong thời gian gần đây Nhu cầ u ngườ i sử dụng đã tăng cao đáng

kể Theo hãng ABI ReseMỹ và dự kiến con số này sẽ tăng đến 8 triệu vào năm 2017.Trong tương lai không xa, có thể hi vọng nhà thông minh sẽ là một xu hướng mới chocuộc sống của con người hiện đại

Với những cơ sở nghiên cứu trên, nhóm em quyết định chọn đề tài “Thiết kế hệ thống điều khiển các thiết bị sử dụng trong ngôi nhà thông minh”

Chương 2:

TỔNG QUAN GIẢI PHÁP

Hiện nay trong điều kiện kinh tế ngày càng phát triển, nhu cầu trong đời sống củacon người cũng ngày càng nâng cao, song song với đó việc nền công nghệ ngày càngphát triển và các tiện ích của chúng ngày càng được áp dụng nhiều vào thực tế đời sống.Những ngôi nhà bình thường đã dần dần không còn đáp ứng được những nhu cầu trongđời sống của con người

Vì vậy ý tưởng ngôi nhà thông minh đã ra đời Ý tưởng xây dựng nên những ngôinhà này xuất phát từ việc an toàn và thuận tiện trong việc sinh hoạt của con người trongnhững ngôi nhà của mình như kiểm soát những rủi ro có thể mắc phải như việc rò rỉ khígas, việc có trộm đột nhập vào nhà hay việc tiết kiệm điện khi có thể kiểm tra xem đèn,quạt trong ngôi nhà mình đã tắt hay chưa và có thể điều khiển chúng thông qua mạnginternet

Vì mục tiêu công nghệ hiện đại hóa ngày càng phát triển, nhóm em đã quyết định

chọn đề tài “Thiết kế hệ thống điều khiển các thiết bị sử dụng trong ngôi nhà thông minh” Đề tài này đã được thực hiện khá nhiều nhưng họ chỉ dừng lại ở việc đo đạc, điều

khiển các thiết bị trongnhà qua internet Đề tài của chúng tôi ngoài việc điều khiển thiết

bị độc lập thì còn giám sát các cảm biến đặt trong ngôi nhà và cảnh báo khi gặp sự cố.Khi dự án hoàn thành chúng ta có thể cảnh báo trộm, báo khí gas rò rỉ, tự động tưới câytheo lịch trình và điều khiển các thiết bị điện trong nhà… bằng cách tương tác qua cácnút nhấn để hiển thị trạng thái hoạt động trên web, giao diện Android và WPF trên máytính Như vậy, dù chúng ta ở bất cứ nơi nào có internet đều có thể giám sát và điều khiểnđược 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 sốngthường ngày, giúp cho đất nước ngày càng phát triển

Với ý tưởng thiết kế một hệ thống điều khiến các thiết bị sử dụng trong mô hình

ngôi nhà thông minh đơn giản và có chi phí thấp Nhóm xin giới thiệu đến đề tài “Thiết

kế hệ thống điều khiển các thiết bị sử dụng trong ngôi nhà thông minh”

Đề tài này được nghiên cứu, khảo sát và thực hiện với mục đích áp dụng những kiếnthức đã học trong nhà trường để thiết kế, tạo ra một hệ thống tự động điều khiển các thiết

bị sử dụng trong ngôi nhà thông minh, nhằm hướng tới tự động hóa, hiện đại hóa, giúpđất nước ngày càng phát triển hơn

Trong đề tài này, nhóm em xác định những mục tiêu sau:

- Thiết kế hệ thống giám sát và điều khiển thiết bị trong nhà, điều khiển các thiết

bị thông qua App Blynk và phím nhấn cứng

- Hệ thống có thể gửi tin nhắn báo trộm, báo khí gas rò rỉ, kiểm tra trạng thái cửa.

Các thông số hiển thị như trạng thái cửa, trạng thái thiết bị, nhiệt độ, độ ẩm, khígas được hiển thị trên màn hình điện thoại và trên các giao diện App Blynk, mộtcách trực quan

- Thiết kế hệ thống ánh sáng tự động thông qua các cảm biến hồng ngoại.

- Thiết kế hệ thống chống trộm trong khung giờ cài đặt.

- Khóa, mở cửa bằng cửa bằng công nghệ cảm ứng vân tay

Chương 3:

PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT

Từ những mục tiêu được đặt ra, đề tài “Thiết kế hệ thống điều khiển các thiết bị sử dụng trong ngôi nhà thông minh” nhóm em đã sử dụng các phương pháp sau để nghiên cứu và giải quyết

- Phương pháp tham khảo tài liệu: bằng cách thu thập thông tin từ sách, tạp chí về điện tử và truy cập từ mạng internet

- Phương pháp quan sát: khảo sát một số mạch điện thực tế đang có trên thị trường

và tham khảo thêm một số dạng mạch từ mạng Internet

- Phương pháp thực nghiệm: từ những ý tưởng và kiến thức vốn có của mình kết hợp với sự hướng dẫn của giáo viên, nhóm em đã lắp ráp thử nghiệm nhiều dạng mạch khác nhau để từ đó chọn lọc những mạch điện tối ưu

Với đề tài này, nhóm em dựa vào sách giáo khoa và những kiến thức được trang bị trong quá trình học tập cùng với sự trợ giúp của máy tính và những thông tin trên mạng Internet Ngoài ra, còn có những thiết bị, phần mềm trợ giúp trong quá trình thiết kế mạch như:

- Phần mềm lập trình điều khiển Arduino IDE

- Phần mềm vẽ mạch Proteus 8

- Phần mềm Word 2019

- Phần mềm nhận dạng, kết nối với nhà thông minh Blynk

- Phần mềm Solidworks

Chương 4:

QUY TRÌNH THIẾT KẾ

4.1 Phân tích hệ thống:

4.1.1 Yêu cầu hệ thống:

Một mô hình nhà thông minh phải thuận tiện, dễ sử dụng, giám sát, đảm bảo an toàn

và hoạt động theo mong muốn của người sử dụng Ngôi nhà thông minh phải áp dụngnhững công nghệ hiện đại hữu ích trong việc sử dụng của con người Ngoài ra ngôi nhàthông minh cũng phải cung cấp các thông tin như nhiệt độ, độ ẩm để người sử dụng điềuchỉnh mức nhiệt độ, độ ẩm phù hợp không gây ra các ảnh hưởng cho sức khỏe con người

4.1.2 Sơ đồ khối hệ thống

Hình 4.1: Sơ đồ khối hệ thống

- Khối xử lý trung tâm: ESP32 có chức năng thu thập dữ liệu từ khối cảm biến, khốiđiều khiển sau đó kết hợp với các model để tính toán và điều khiển các khối động cơ vàngoại vi

- Khối điều khiển: bao gồm các nút bấm, app điện thoại có chức năng điều khiểncác khối động cơ, ngoại vi.

- Khối động cơ, ngoại vi: bao gồm quạt, đèn, động cơ servo nhận lệnh từ bộ xử lýtrung tâm và thực thi

- Khối thông báo: toàn bộ các hoạt động của hệ thống sẽ được thông báo qua appđiện thoại và màn hình LCD

- Khối cảm biến: thu thập dữ liệu (nhiệt độ, độ ẩm, khí gas, hồng ngoại, vân tay), tínhiệu vô tuyến sau đó đưa đến bộ xử lý trung tâm

- Khối nguồn: cung cấp nguồn cho toàn mạch

4.2 Thiết kế phần cứng:

4.2.1 Khối xử lý trung tâm

ESP32 được chọn làm đơn vị xử lí trung tâm Nguyên nhân vì ESP32 giá phù hợpvới ứng dụng Nếu dùng những kit chuyên dụng thì giá thành rất cao Trong phạm vinghiên cứu của đồ án thì việc sử dụng ESP32 là phù hợp

Tốc độ xử lý của ESP32 là từ 160MHZ đến 240 MHz chính vì vậy sử dụng vào môhình là hợp lý Ngoài ra nó cũng hỗ trợ giao tiếp không dây như wifi hay Bluetooth rấttốt

Hình 4.2: Sơ đồ chân ESP32

Bảng 4.1: Thông số kỹ thuật ESP32 [8]

microprocessor

- Chạy hệ 32 bit

- Tốc độ xử lý 160MHZ up to 240MHz

- Tốc độ xung nhịp đọc flash chip40mhz > 80mhz (tùy chỉnh khi lậptrình)

- RAM: 520 KByte SRAMCác loại giao tiếp - 8-bit DACs( digital to analog) 2

- CAN bus 2.0

- IR (TX/RX)

- Băm xung PWM (tất cả các chân )

- Ultra low power analog amplifier’

pre-Kết nối không dây - Wi-Fi: 802.11 b/g/n/e/i

- Bluetooth: v4.2 BR/EDR and BLECảm biến tích hợp - 1 cảm biến Hall (cảm biến từ

trường)

- 1 cảm biến đo nhiệt độ

- Cảm biến chạm (điện dung) với

10 đầu vào khác nhau

features all supported, includingWFA, WPA/WPA2 and WAPI

DHT11 là cảm biến dùng để đo nhiệt độ và độ ẩm, được sử dụng rất nhiều hiện nay

vì rất phổ biến trên thị trường, giá thành rẻ và dễ lấy được dữ liệu qua chuẩn giao tiếp wire Cảm biến DHT11 đã được tích hợp trên đó một bộ tiền xử lý tín hiệu giúp cho dữliệu nhận không cần phải qua bất kỳ quá trình xử tính toán, xử lý nào mà vẫn cho kết quảchính xác

1-Hình 4.3: Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11 Thông số kỹ thuật [9]:

- Điện áp hoạt động: 3V - 5V (DC)

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

- Dãi nhiệt độ hoạt động: 0°C ~ 50°C, sai số ±2°C

- Khoảng cách truyền tối đa: 20m

Bảng 4.2: Sơ đồ nối chân DHT11 và ESP32

Được thiết kế với độ nhạy cao, thời gian đáp ứng nhanh Giá trị đọc được từ cảm biến sẽđược đọc về từ chân Analog của bộ điều khiển.

Hình 4.5: Cảm biến hồng ngoại SR602

Thông số kỹ thuật [11]:

- Khoảng cách phát hiện: tối đa 5 mét đề nghị 0-3,5M

- Đầu ra: mức cao, H = 3,3V, L = 0V

Cảm biến nhận dạng vân tay sử dụng giao tiếp UART TTL hoặc USB 1.1 để giao tiếp với Vi điều khiển hoặc kết nối trực tiếp với máy tính (thông qua mạch chuyển USB-UART hoặc giao tiếp USB 1.1).

Cảm biến nhận dạng vân tay được tích hợp nhân xử lý nhận dạng vân tay phía trong, tự động gán vân tay với 1 chuỗi data và truyền qua giao tiếp UART ra ngoài nên hoàn toàn không cần các thao tác xử lý hình ảnh, đơn giản chỉ là phát lệnh đọc/ghi và so sánh chuỗi UART nên rất dễ sử dụng và lập trình

Cảm biến nhận dạng vân tay có khả năng lưu nhiều vân tay cho 1 ID (1 người), thích hợp cho các ứng dụng bảo mật, khóa cửa, sinh trắc học,…

Khu vực ứng dụng: Mô-đun vân tay được sử dụng rộng rãi, phù hợp với tất cả các

hệ thống nhận dạng vân tay từ cao cấp đến thấp cấp

Một số ứng dụng thực tế:

◆Khóa vân tay, két sắt, hộp súng, tài chính và các khu vực an ninh khác;

◆ Các lĩnh vực nhận dạng như hệ thống kiểm soát truy cập, IPC, máy POS , đào tạolái xe và tham dự;

Hình 4.6: Cảm biến vân tay AS608

Thông số kỹ thuật

Điệp áp hoạt động: 3.6 đến 6.0VDC

Dòng điện tiêu thụ: <120mA

Phương thức giao tiếp: UART

Mức độ an toàn: 5

Tỉ lệ chấp nhận sai (FAR): <0.001% (mức bảo mật 3)

Tỉ lệ từ chối sai (FRR): <1.0% (mức bảo mật 3)

Có thể lưu trữ được 127 dấu vân tay khác nhau

Sơ đồ kết nối:

Hình 4.7: Sơ đồ kết nối AS608

4.2.3 Khối động cơ, ngoại vi:

b Relay tiếp điểm cơ khí:

Dùng điện áp 220VAC để cung cấp cho thiết bị công suất Để cách ly tín hiệu điềukhiển với phần thiết bị công suất có nhiều phương án thực hiện như relay tiếp điểm cơkhí, Solid State Relay, MOC + Triac…

Relay là một công tắc (khóa K) nhưng khác với công tắc thường là Relay được kíchhoạt bằng điện Trong mạch ta sử dụng relay với mục đích đóng ngắt các thiết bị điệntheo yêu cầu

Hình 4.9: Relay tiếp điểm cơ khí

LED (viết tắt của Light Emitting Diode, có nghĩa là điốt phát quang) là các điốt có

khả năng phát ra ánh sáng hay tia hồng ngoại, tử ngoại Cũng giống như điốt, LED đượccấu tạo từ một khối bán dẫn loại p ghép với một khối bán dẫn loại n

Hình 4.10: Các loại led trên thị trường

d Quạt

Quạt điện là một thiết bị dẫn động bằng điện được dùng để tạo ra các luồng giónhằm phục vụ lợi ích cho con người (nhất là giảm sức nóng của cơ thể, hạ nhiệt, giúp conngười cảm thấy thoáng mát, thoải mái),thông gió, thoáng khí, làm mát hoặc bất kì tắcđộng liên quan đến không khí trong môi trường sống

Hình 4.11: Quạt tản nhiệt

e Còi hú Buzzer

Còi hú Buzzer 12V được thiết kế phù hợp với các hệ thống báo động nhanh chóng

và tức thời Với tiếng hú báo động cực lớn trong 1 thiết kế nhỏ gọn, khi được kết hợp vớicảm biến hồng ngoại, cảm biến rung hoặc các thiết bị chống trộm sẽ tạo thành một hệthống báo động hoàn chỉnh rất hữu ích cho người dùng Đặc biệt là hệ thống báo trộm xemáy, thiết bị báo cháy ,chống trộm cho gia đình, nhà xường, biệt thự, công trường

THÔNG SỐ KỸ THUẬT

- Điện áp hoạt động: 12V

- Dòng điện tiêu thụ: 97mA - 12V

- Biên độ âm thanh: >=110dB

h. Chip điều khiển: HD44780.

i LCD 16×2 có 16 chân trong đó 8 chân dữ liệu (D0 – D7) và 3 chân điều

khiển (RS, RW, EN) 5 chân còn lại dùng để cấp nguồn và đèn nền cho LCD 16×2

Bảng 4.5: Nối chân I2C và ESP32

Nguồn cấp cho khối xử lý trung tâm:

- ESP32 yêu cầu nguồn 3.6V, dòng 2A

Nguồn cấp cho khối cảm biến:

m. DHT11: nguồn cung cấp từ 3  5.5V, dòng từ 0.52.5 mA

n. MQ02: yêu cầu nguồn 5V, dòng 150mA

o. SR602: nguồn cung cấp từ 3.3  15v

- RC522: yêu cầu nguồn 3.3V và dòng 1326mA

- AS608 yêu cầu nguồn 3.6  6V, và dòng <120mA

Nguồn cấp cho khối động cơ :

p. Servo: nguồn yêu cầu 5V

q. Quạt: nguồn yêu cầu 12V, dòng 0.25mA  nguồn cung cấp cho 2 quạt xấp

xỉ 0.5mA

r. Đèn led: nguồn yêu cầu 3.5V, dòng 30mA  nguồn cung cấp cho 2 led60mA

Màn hình LCD: yêu cầu nguồn 5V

 Từ các yêu cầu về nguồn điện của các thiết bị trên, nhóm quyết định chọn nguồn 12V-5A là phù hợp với mô hình.

Sơ đồ nguyên lý của hệ thống

Hình 4.15: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống

4.3 Thiết kế phần mềm

4.3.1 Lưu đồ hệ thống