Thiết kế và thi công hệ thống điều khiển các thiết bị trong phòng học

Từ thực tế đó, trên cơ sở nhu cầu ngày càng cao của việc có các hệ thống điều khiển cũng như giám sát các thiết bị trong phòng học thì nhóm chúng em đã quyết định thực hiện đề tài: “THIẾ

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC

Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện - Điện tử Mã ngành: 141

I TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÁC

THIẾT BỊ TRONG PHÒNG HỌC

II NHIỆM VỤ

1 Các số liệu ban đầu:

_ Sử dụng một điện thoại hệ điều hành Android

_ Sử dụng một Module wifi ESP8266 NodeMCU

2 Nội dung thực hiện:

_ Tìm hiểu cách cập nhật dữ liệu cũng như lấy dữ liệu từ Firebase và chia sẻ quyền điều khiển cho các thiết bị

_ Tìm hiểu cách giao tiếp giữa Module ESP8266 NodeMCU với Firebase

_ Tìm hiểu cách giao tiếp giữa Module ESP8266 NodeMCU với Arduino

Mega2560

_ Tìm hiểu thiết kế giao diện cho các ứng dụng chạy trên hệ điều hành android bằng MIT App Inventor

_ Thi công mô hình điều khiển

_ Chỉnh sửa, hoàn thiện mô hình

_ Đánh giá kết quả thực hiện

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 08/10/2018

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 15/01/2019

V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: Ths Nguyễn Văn Hiệp

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

LỜI CAM ĐOAN

Đề tài này là do nhóm tôi tự thực hiện dựa vào một số tài liệu trước đó và không sao chép từ tài liệu hay công trình đã có trước đó

Những người thực hiện đề tài

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành tốt Đồ án tốt nghiệp, chúng em xin gởi lời chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa Điện-Điện Tử đã tạo những điều kiện tốt nhất cho chúng em hoàn thành đề tài

Đặc biệt chúng em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Nguyễn Văn Hiệp _ Giảng viên bộ môn Điện Tử Công Nghiệp- Y Sinh đã trực tiếp hướng dẫn và tận tình giúp đỡ tạo điều kiện để hoàn thành tốt đề tài

Chúng em cũng gửi lời đồng cảm ơn đến các bạn lớp 1414DT2B đã chia sẻ trao đổi kiến thức cũng như những kinh nghiệm quý báu trong thời gian thực hiện đề tài

Cuối cùng chúng em xin cảm ơn đến gia đình, là chỗ dựa cũng như là nguồn động viên tinh thần mỗi khi chúng em gặp khó khắn trong học tập cũng như trong quá trình nghiên cứu để hoàn thành đề tài tốt nghiệp

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Người thực hiện đề tài Thái Ngọc Hậu Huỳnh Nguyễn Nhân Hậu

MỤC LỤC

Trang bìa i

Nhiệm vụ đồ án ii

Lịch trình iii

Cam đoan iv

Lời cảm ơn v

Mục lục vi

Liệt kê hình vẽ viii

Liệt kê bảng vẽ xi

Tóm tắt xii

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.2 MỤC TIÊU 1

1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1

1.4 GIỚI HẠN 2

1.5 BỐ CỤC 2

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 4

2.1 VẤN ĐỀ TIẾT KIỆM ĐIỆN CÁC THIẾT BỊ DÂN DỤNG 4

2.2 IOT VÀ ỨNG DỤNG TRONG ĐỜI SỐNG 4

2.3 LỊCH SỬ HỆ ĐIỀU HÀNH ANDROID 8

2.4 KHÁI NIỆM VỀ MẠNG WIFI 10

2.5 CƠ SỞ DỮ LIỆUGOOGLE FIREBASE VÀ ỨNG DỤNG 14

2.6 CÔNG NGHỆ RFID VÀ ỨNG DỤNG TRONG ĐỜI SỐNG 18

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ 25

3.1 GIỚI THIỆU 25

3.1.1 Thực trạng nhu cầu 25

3.1.2 Bài toán đặt ra 25

3.2 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ 25

3.2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống 26

3.2.2 App điều khiển 27

3.2.3 Board điều khiển 32

CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG 50

4.1 GIỚI THIỆU 50

4.2 THI CÔNG HỆ THỐNG 50

4.2.1 Board điều khiển 50

4.2.2 App điều khiển 66

4.3 VIẾT TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG, THAO TÁC 79

4.3.1 App Android 79

4.3.2 Web-server 84

CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ-NHẬN XÉT-ĐÁNH GIÁ 87

5.1 GIỚI THIỆU 87

5.2 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 87

5.3 NHẬN XÉT – ĐÁNH GIÁ 90

5.4.1 Nhận xét 90

5.4.2 Đánh giá 91

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 92

6.1 KẾT LUẬN 92

6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 92

TÀI LIỆU THAM KHẢO 93

PHỤ LỤC 94

LIỆT KÊ HÌNH VẼ

Hình Trang

Hình 2.1: Smart home 6

Hình 2.2: Thiết bị đeo thông minh 6

Hình 2.3: Smart city 7

Hình 2.4: IoT trong nông nghiệp 8

Hình 2.5: Quá trình phát triển của Android 10

Hình 2.6: Biểu tượng sóng WIFI 11

Hình 2.7: Hệ thống các thiết bị kết nối với WIFI 11

Hình 2.8: Biểu tượng của Google Firebase 15

Hình 2.9: Các ứng dụng của Firebase 16

Hình 2.10: Thiết bị IFF và thiết bị RFID hiện đại ngày nay 20

Hình 2.11: Sơ đồ khối của một hệ thống RFID 21

Hình 2.12: Hoạt động giữa tag và reader RFID 22

Hình 3.1: Sơ đồ khối của hệ thống 26

Hình 3.2: Thiết kế giao diện màn hình chính App Android 28

Hình 3.3: Thiết kế giao diện điều khiển đèn 29

Hình 3.4: Thiết kế giao diện điều khiển quạt 30

Hình 3.5: Thiết kế giao diện điều khiển Điều hòa, TV và loa 31

Hình 3.6: Giao diện thiết kế web-server 32

Hình 3.7: Sơ đồ nguyên lý ESP8266 34

Hình 3.8: Sơ đồ chân NodeMCU 36

Hình 3.9: Sơ đồ chân Arduino Mega 2560 39

Hình 3.10: Module DS1307 42

Hình 3.11: Cấu tạo của DS1307 43

Hình 3.12: Module 8 Relay 44

Hình 3.13: Sơ đồ chân module RFID RC522 45

Hình 3.14: Sơ đồ chân LCD 16x2 46

Hình 3.15: Sơ đồ chân module I2C LCD 48

Hình 3.16: Sơ đồ khối toàn mạch 49

Hình 4.1: Sơ đồ mạch in 51

Hình 4.2: Mạch điều khiển thực tế hoàn chỉnh 53

Hình 4.3: Cửa sổ làm việc của Arduino IDE 54

Hình 4.4: Thêm thư viện cho Arduino IDE 56

Hình 4.5: Cửa số Library Manager 56

Hình 4.6: Lưu đồ một chương trình trong Arduino IDE 57

Hình 4.7: Project setting trong firebase 58

Hình 4.8: Database secrets trong firebase 58

Hình 4.9: Code Dabase secrets 59

Hình 4.10: Realtime Database trong firebase 59

Hình 4.11: URL firebase 60

Hình 4.12: Lưu đồ module wifi 61

Hình 4.13: Lưu đồ đọc thời gian thực và hiển thị 64

Hình 4.14: Lưu đồ đọc thẻ RFID 66

Hình 4.15: Biểu tượng phần mềm Atom 67

Hình 4.16: Giao diện phần mềm Atom 67

Hình 4.17: Download phần mềm Atom 68

Hình 4.18: Giao diện sau khi cài đặt 69

Hình 4.19: Setting trên Atom 69

Hình 4.20: Atom live server 70

Hình 4.21: Cửa sổ trình duyệt web-server 70

Hình 4.22: Cấu trúc một web-server 71

Hình 4.23: Cấu trúc cơ bản của HTML 72

Hình 4.24: Chọn Start New Project 75

Hình 4.25: Thiết kế giao diện App 75

Hình 4.26: Lập trình cho App 76

Hình 4.27: Biên dịch cho chương trình 76

Hình 4.32: Giao diện làm việc database 79

Hình 4.33: Giao diện màn hình chính App SmartRoom 80

Hình 4.34: Bảng giao diện điều khiển đèn 81

Hình 4.35: Bảng giao diện điều khiển điều hòa, TV hoặc loa 82

Hình 4.36: Bảng giao diện điều khiển quạt 83

Hình 4.37: Giao diện của thiết bị thay đổi theo trạng thái 84

Hình 4.38: Start atom-live-server 85

Hình 4.39: Giao diện web-server 85

Hình 4.40: Bảng điều khiển thiết bị trên web-server 86

Hình 5.1: Giao diện App Android trên điện thoại 87

Hình 5.2: Giao diện điều khiển thiết bị App Android 88

Hình 5.3: Firebase cập nhật dữ liệu qua App Android 89

Hình 5.4: Giao diện web-server 89

Hình 5.5: Giao diện điều khiển thiết bị trên web-server 90

Hình 5.6: Firebase cập nhật dữ liệu qua web-server 90

LIỆT KÊ BẢNG

Bảng Trang

Bảng 2.1:Bảng thống kê công suất điện các thiết bị trong phòng học 4

Bảng 3.1: So sánh giữa các loại bộ nhớ 41

Bảng 3.2: Dòng và áp của các linh kiện sử dụng trong hệ thống 48

Bảng 4.1: Bảng thống kê linh kiện………56

xii

TÓM TẮT

Ngày nay, việc ứng dụng công nghệ thông tin vào việc quản lý nhằm góp phần

phục vụ và nâng cao chất lượng cuộc sống con người ngày càng được chú trọng nhiều

hơn Từ đó, việc ra đời của các ứng dụng cũng như thiết bị thông minh, có kết nối internet

nhằm thuận tiện cho việc theo dõi cũng như điều khiển các thiết bị trong nhà cũng phát

triển theo Từ nhu cầu thực tế đó, nhóm chúng em đã quyết định thực hiện đề tài: THIẾT

KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÁC THIẾT BỊ TRONG PHÒNG

HỌC

Đề tài sử dụng điện thoại thông minh, website có kết nối mạng để điều khiển những

thiết bị như đèn, quạt thông qua NodeMCU ESP8266 và Arduino Mega2560 vào mọi

thời điểm Điều khiển bật tắt các thiết bị như đèn, quạt, máy điều hòa và có thể bật

thiết

Không nằm ngoài xu thế đó, hiện nay để hội nhập quốc tế thì các trường học cũng đang đẩy mạnh việc ứng dụng công nghệ thông tin vào việc quản lý cơ sở vật chất cũng như quản lý nhằm nâng cao chất lượng cũng như tiết kiệm chi phí vận hành Ngoài ra, mạng lưới Internet đã phát triển mạnh và có độ phủ sóng rộng lớn, cùng với

đó thì các mạng điện thoại cũng đã phát triển các công nghệ mới nhằm phục vụ cho

xu thế IoT cho nên việc phát triển các hệ thống điều khiển và giám sát các thiết bị trong phòng học đang được chú trọng

Từ thực tế đó, trên cơ sở nhu cầu ngày càng cao của việc có các hệ thống điều khiển cũng như giám sát các thiết bị trong phòng học thì nhóm chúng em đã quyết

định thực hiện đề tài: “THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THÔNG MINH CÁC THIẾT BỊ TRONG PHÒNG HỌC.”

1.2 MỤC TIÊU

Nhóm sẽ thiết kế và thi công mô hình điều khiển các thiết bị điện trong phòng học như đèn, quạt, … qua app thiết kế trên điện thoại có kết nối wifi, ngoài ra còn điều khiển trên web Các tín hiệu được gửi lên Firebase làm nơi lưu trữ dữ liệu và giao tiếp với Arduino Mega2560 thông qua NodeMCU ESP8266 để điều khiển và có hiển thị thời gian trên LCD cũng như tùy chỉnh bật, tắt thiết bị thông qua thẻ từ

 NỘI DUNG 4: Lập trình app điều khiển qua wifi trên Android

 NỘI DUNG 5: Thiết kế mô hình và lắp ráp các khối điều khiển

 NỘI DUNG 6: Chạy thử nghiệm hệ thống

 NỘI DUNG 7: Chỉnh sửa các lỗi phát sinh

 NỘI DUNG 8: Viết báo cáo

 NỘI DUNG 9: Báo cáo đề tài tốt nghiệp

1.4 GIỚI HẠN

 Sử dụng Arduino Mega2560 để điều khiển các thiết bị thông qua module relay

và giao tiếp với các module RFID, DS1307 và LCD

 Thiết kế mô hình giới hạn 12 thiết bị

 Giao tiếp giữa Arduino Mega, NodeMCU ESP8266, Firebase

1.5 BỐ CỤC

 Chương 1: Tổng Quan

Chương này trình bày đặt vấn đề dẫn nhập lý do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung nghiên cứu, các giới hạn thông số và bố cục đồ án

 Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết

Chương này giới thiệu các lý thuyết liên quan, các linh kiện, phần cứng sử dụng trong thiết kế

 Chương 3: Thiết Kế và Tính Toán

Chương này tính toán thiết kế hệ thống, thiết kế sơ đồ khối, chức năng từng khối

và nguyên lý hoạt động từng khối

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

 Chương 4: Thi Công Hệ Thống

Chương này thi công hệ thống, lắp ráp và kiểm tra

 Chương 5: Kết Quả, Nhận Xét và Đánh Giá

Chương này nêu kết quả đạt được, nhận xét đánh giá hệ thống

 Chương 6: Kết Luận và Hướng Phát Triển

Chương này trình bày những gì đã đạt được và chưa đạt được so với mục tiêu

đề ra ban đầu, nêu hướng phát triển

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 VẤN ĐỀ TIẾT KIỆM ĐIỆN CÁC THIẾT BỊ DÂN DỤNG

Việc tiết kiệm điện trong đời sống ngày nay ngày càng quan trọng đối với chúng

ta Đối với học sinh, sinh viên trong trường học ngày nay do lười biếng hoặc hay quên nên các bạn thường xuyên không tắt các thiết bị điện trong phòng học sau khi đi ra Điều này gây nên một sự lãng phí rất lớn

Bảng 2.1: Bảng thống kê công suất điện các thiết bị trong phòng học

STT Tên thiết bị điện dân dụng Công suất điện: P(W)

Từ yêu cầu thực tế đó, hiện nay Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật đã áp dụng hệ thống thẻ từ điều khiển tích hợp vào thẻ giáo viên để điều khiển các thiết bị Mỗi khi đến lớp giáo viên chỉ cần cắm thẻ đã được trường cấp vào khay cắm thẻ để có thể mở các thiết bị điện từ đó hạn chế việc sinh viên sử dụng lãng phí điện năng cũng như góp phần tiết kiệm và sử dụng hợp lí năng lượng

2.2 IOT VÀ ỨNG DỤNG TRONG ĐỜI SỐNG

Internet of Things (IoT) còn được gọi là Mạng lưới thiết bị kết nối Internet hay Internet kết nối vạn vật Trong đó toàn bộ vật dụng được tích hợp các bộ phận điện

tử, phần mềm, cảm biến để trở nên thông minh hơn

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Đây là một hệ thống phức tạp vì nó bao gồm một lượng lớn các kết nối giữa các thiết bị máy móc với nhau

Dự đoán đến cuối năm 2020 của một công ty nghiên cứu và tư vấn công nghệ Gartner, Inc sẽ có gần 30 tỷ thiết bị, vật dụng trên thế giới được kết nối với nhau.Để thấy được sự phát triển của lĩnh vực này, họ cũng đưa ra số liệu vào năm 1984, khi

mà Cisco mới thành lập mới chỉ có khoảng 1.000 thiết bị được kết nối mạng toàn cầu, đến năm 2010, con số này đã lên mức 10 tỷ

Intel, đơn vị mới tham gia vào thị trường sản xuất chip cho các thiết bị thông minh phục vụ IoT cũng đã thu về hơn 2 tỷ USD trong năm 2014 từ lĩnh vực này, tăng trưởng 19% so với năm 2013

Và không thể không kể tới một thương hiệu Việt Nam là Bkav cũng đã đạt được những thành tựu đáng ghi nhận về Internet of Things Hệ thống nhà thông minh SmartHome của Bkav là một tổ hợp các thiết bị thông minh trong 1 ngôi nhà, đều được kết nối Internet và có thể tự động điều chỉnh cũng như điều khiển qua smartphone Bên cạnh đó, các ông lớn như Google, Apple, Samsung, Microsoft cũng không hề giấu diếm ý định xâm nhập thị trường này, hứa hẹn một cuộc cạnh tranh mạnh mẽ trong thời gian tới đây, đưa kỷ nguyên IoT đến sớm hơn với mọi người

Một vài ứng dụng trong đời sống:

- Smart home:

Có thể nói smart home chính là ứng dụng được tìm kiếm nhiều nhất trên thế giới hiện nay Vậy như thế nào được hiểu là một ngôi nhà thông minh? Bạn sẽ có thể bật điều hòa, bình nóng lạnh trước khi về nhà hay thậm chí tắt đèn ngay khi bạn không

có nhà, bạn có thể mở cửa cho bạn bè vào nhà trong khi bạn vẫn còn ở cơ quan hay trường học Các công ty đang xây dựng và sản xuất hàng loạt các sản phẩm để làm cho cuộc sống con người đơn giản và thuận tiện hơn Smart home chính là bậc thang

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Hình 2.1: Smart home

- Các thiết bị đeo thông minh:

Hiện nay ở nhiều nước đã xuất hiện các thiết bị đeo trên người với những tính năng vô cùng thông minh như: tai nghe, các loại kính, ba lô, vòng tay siêu thông minh,… Những thiết bị này dần bùng nổ tại các thị trường trên toàn thế giới Google

và Samsung là những công ty lớn có những khoản đầu tư khổng lồ cho việc tạo ra các thiết bị như vậy Các thiết bị đeo được cài đặt cảm biến và các phần mềm thu thập dữ liệu, thông tin người dùng Các thiết bị này bao gồm các yêu cầu về thể chất, sức khỏe

và có tính giải trí cao Điều kiện tiên quyết cho các thiết kế này là công suất cực thấp

và kích thước nhỏ gọn, có tính thẩm mỹ cao

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

- Smart city:

Thành phố thông minh là một ứng dụng của IoT tạo được sự tò mò của đông

đảo người dân Giám sát thông minh, vận chuyển tự động, hệ thống quản lý năng lượng thông minh hơn, phân phối nước, an ninh đô thị và giám sát môi trường tất cả

là ví dụ về internet của các ứng dụng cho thành phố thông minh IoT giúp giải quyết

các vấn đề gặp phải tại các thành phố lớn đó là ô nhiễm môi trường, tắc nghẽn giao thông và thiếu năng lượng Một ví dụ có thể kể đến của các thiết bị được sử dụng truyền thông di động như: thùng rác thông minh, chúng sẽ gửi cảnh báo đến bộ phận

vệ sinh môi trường khi cần dọn sạch

Bằng cách cài đặt ứng dụng và dùng các thiết bị thông minh chúng ta hoàn toàn

có thể dễ dàng tìm thấy các cây xăng, siêu thị, quán ăn hay thậm chí là những bãi gửi

xe miễn phí Ngoài ra hệ thống điện cũng được bảo vệ bởi các cảm biến sẽ giúp phát hiện nhanh chóng các vấn đề gây nhiễu, trục trặc, hay các vấn đề về lắp đặt

Hình 2.3: Smart city -IoT trong nông nghiệp

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Những thông tin người nông dân thu được giúp họ có những quyết định đầu tư sáng suốt tránh tình trạng “được mùa mất giá, được giá mất mùa” như hiện nay Cảm biến độ ẩm, chất dinh dưỡng của đất, mức độ hấp thụ nước góp phần quan trọng vào việc kiểm soát sự tăng trưởng của cây trồng giúp người gieo trồng có thể xác định, tùy chỉnh lượng phân bón cần thiết

Hình 2.4: IoT trong nông nghiệp

Rõ ràng, Internet of Things có thể thay đổi hoàn toàn cách sống của con người trong tương lai Khi mọi thứ đã được “Internet hóa”, người dùng hoàn toàn có thể điều khiển chúng từ bất cứ đâu, chỉ cần một chiếc điện thoại có kết nối Internet Sở hữu những thành tựu trong lĩnh vực này nghĩa là bạn đang nắm giữ trong tay chìa khóa thành công của mọi thời đại Internet of Things chính là xu hướng của tương lai

Nhìn thấy sự phát triển của IoT và nhằm giải quyết nhu cầu tiết kiệm điện trong phòng học nên nhóm chúng em đã chọn đề tài “ Thiết kế và thi công hệ thống điều khiển thông minh các thiết bị trong phòng học”

2.3 LỊCH SỬ HỆ ĐIỀU HÀNH ANDROID

Android là một hệ điều hành dựa trên nền tảng Linux được thiết kế dành cho các thiết bị di động có màn hình cảm ứng như điện thoại thông minh và máy tính bảng Ban đầu, Android được phát triển bởi Tổng công ty Android, với sự hỗ trợ tài chính từ Google và sau này được chính Google mua lại vào năm 2005 Android ra

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

hiệp hội gồm các công ty phần cứng, phần mềm, và viễn thông với mục tiêu đẩy mạnh các tiêu chuẩn mở cho các thiết bị di động Chiếc điện thoại đầu tiên chạy Android được bán vào năm 2008

Android còn có một cộng đồng lập trình viên đông đảo chuyên viết các ứng dụng để mở rộng chức năng của thiết bị, bằng một loại ngôn ngữ lập trình Java có sửa đổi Vào tháng 10 năm 2012, có khoảng 700.000 ứng dụng trên Android, và số lượt tải ứng dụng từ Google Play, cửa hàng ứng dụng chính của Android, ước tính là khoảng 25 tỷ lượt Những yếu tố này đã giúp Android trở thành nền tảng điện thoại thông minh phổ biến nhất thế giới, chiếm 87,7% thị phần điện thoại thông minh trên toàn thế giới vào thời điểm quý 2 năm 2017 và được các công ty công nghệ lựa chọn khi họ cần một hệ điều hành không nặng nề, có khả năng tinh chỉnh, và giá rẻ chạy trên các thiết bị công nghệ cao thay vì tạo dựng từ đầu Kết quả là mặc dù được thiết

kế chạy trên điện thoại và máy tính bảng, Android đã xuất hiện trên TV và các thiết

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

- Hổ trở các định dạng media phổ biến như: MPEG4, H.264, MP3, AAC, ARM, JPG, PNG, GIF

- Hổ trợ thoại trên nền tảng GSM (Phụ thuộc vài phần cứng thiết bị)

- Bluetooth, EDGE, 3G và WiFi (Phụ thuộc vài phần cứng thiết bị)

- Camera, GPS, la bàn và cảm biến (Phụ thuộc vài phần cứng thiết bị)

- Bộ công cụ phát triển ứng dụng mạnh mẽ

Lịch sử phát triển của hệ điều hành Android:

Từ tháng 4 năm 2009, phiên bản Android được phát triển dưới tên mã là chủ đề bánh kẹo và phát hành theo thứ tự bảng chữ cái: Cupcake (1.5), Donut (1.6), Éclair (2.0–2.1), Froyo (2.2–2.2.3), Gingerbread (2.3–2.3.7), Honeycomb (3.0–3.2.6), Ice Cream Sandwich (4.0–4.0.4), Jelly Bean (4.1–4.3), KitKat (4.4), Lollipop (5.0-5.1.1), Marshmallow (6.0), Nougat(7.0), Oreo(8.0), Pie(9.0)

Hình 2.5: Quá trình phát triển của Android

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.4 KHÁI NIỆM VỀ MẠNG WIFI

Wi-Fi viết tắt từ Wireless Fidelity hay mạng 802.11 là hệ thống mạng không dây sử dụng sóng vô tuyến, giống như điện thoại di động, truyền hình và radio

Hệ thống này đã hoạt động ở một số sân bay, quán café, thư viện hoặc khách sạn Hệ thống cho phép truy cập Internet tại những khu vực có sóng của hệ thống này, hoàn toàn không cần đến cáp nối Ngoài các điểm kết nối công cộng (hotspots), WiFi có thể được thiết lập ngay tại nhà riêng

Hình 2.6: Biểu tượng sóng WIFI

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

nó sử dụng một hệ thống số nhằm phân loại chúng; 6 chuẩn thông dụng của WiFi hiện nay là 802.11a/b/g/n/ac/ad

Các sóng vô tuyến sử dụng cho WiFi gần giống với các sóng vô tuyến sử dụng cho thiết bị cầm tay, điện thoại di động và các thiết bị khác Nó có thể chuyển và nhận sóng vô tuyến, chuyển đổi các mã nhị phân 1 và 0 sang sóng vô tuyến và ngược lại Tuy nhiên, 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, 5 GHz hoặc 60Ghz 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

- Wifi dùng chuẩn 802.11:

 Chuẩn 802.11b là phiên bản đầu tiên trên thị trường Đây là chuẩn chậm nhất và rẻ tiền nhất, và nó trở nên ít phổ biến hơn so với các chuẩn khác 802.11b phát tín hiệu ở tần số 2.4 GHz, nó có thể xử lý đến 11 megabit/giây, và nó sử dụng mã CCK (complimentary code keying)

 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

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

- Wifi có thể hoạt động trên cả ba tần số và có thể nhảy qua lại giữa các tần số khác nhau một cách nhanh chóng Việc nhảy qua lại giữa các tần số giúp giảm thiểu sự nhiễu sóng và cho phép nhiều thiết bị kết nối không dây cùng một lúc Thiết bị kết nối vào mạng WIFI được gọi là station (trạm) Việc kết nối vào mạng Wifi được hỗ trợ bởi một access point (AP), một AP có chức năng như một hub nhưng dùng cho nhiều station Một access point thông thường được kết nối vào một mạng dây để phát WIFI (tức là chuyển từ mạng dây sang WIFI) Do đó access point luôn được tích hợp vào router Mỗi access point được nhận biết bằng một SSID (Service Set IDentifier), SSID cũng là tên của mạng hiển thị khi ta kết nối vào WIFI

Một hotspot là một nơi mà các thiết bị có thể kết nối Internet, và thường là bằng Wifi, thông qua mạng WLAN (wireless local area network: mạng nội bộ không dây) nối với router

Các máy tính nằm trong vùng phủ sóng WiFi cần có các bộ thu không dây, adapter, để có thể kết nối vào mạng Các bộ này có thể được tích hợp vào các máy tính xách tay hay để bàn hiện đại Hoặc được thiết kế ở dạng để cắm vào khe PC card hoặc cổng USB, hay khe PCI Khi đã được cài đặt adapter không dây và phần mềm điều khiển (driver), máy tính có thể tự động nhận diện và hiển thị các mạng không dây đang tồn tại trong khu vực

Các chuẩn bảo mật Wifi:

- WEP (Wired Equivalent Privacy) là một giải thuật bảo mật cho mạng không dây chuẩn IEEE 802.11 Ban đầu, các nhà sản xuất chỉ sản xuất các thiết bị Wifi với chuẩn bảo mật 64 bit Sau này có các cải tiến hơn với các chuẩn bảo mật 128 bit và 256 bit Bảo mật WEP sau đó xuất hiện nhiều lổ hổng Các khóa WEP ngày nay có thể bị crack trong một vài phút các bằng phần mềm hoàn toàn miễn phí trên mạng Vào năm 2004, với sự phát triển của các chuẩn bảo

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

WPA-PSK (Pre-Shared Key) Các kí tự được sử dụng bởi WPA là loại 256 bit, nên tính bảo mật sẽ cao hơn rất nhiều so với mã hóa 64 bit và 128 bit có trong

hệ thống WEP Trong WPA có hỗ trợ TKIP (Temporal Key Integrity Protocol) TKIP sử dụng các gỉai thuật để đảm bảo an toàn cho các gói tin truyền trong WIFI để tránh bị đánh cắp Tuy nhiên TKIP sau này cũng bộc lộ một số lổ hổng bảo mật và bị thay thế bởi AES (Advanced Encryption Standard) Giao thức AES được dùng trong cả WPA và WPA 2

- WPA 2 ( WiFi Protected Access II ) là giao thức và chuẩn bảo mật thay thế cho WPA từ năm 2006 và được xem là chuẩn bảo mật an toàn nhất đến thời điểm này Ngoài việc sử dụng giao thức AES,thì WPA 2 còn sử dụng thêm giao thức mã hóa CCMP (CTR mode with CBC-MAC Protocol) Giao thức CCMP là một giao thức truyền dữ liệu và kiểm soát tính truyền dữ liệu thống nhất để bảo đảm cả tính bảo mật và nguyên vẹn của dữ liệu được truyền đi Cho đến nay thì giao thức bảo mật WPA2 dùng AES là giao thức bảo mật Wifi tốt nhất

Nguồn phát sóng WiFi là máy tính với:

- Một cổng để nối cáp hoặc modem ADSL

- Một router (bộ định tuyến)

- Một hub Ethernet

- Một firewall

- Một access point không dây

Hầu hết các router có độ phủ sóng trong khoảng bán kính 30,5 m về mọi hướng

2.5 CƠ SỞ DỮ LIỆU GOOGLE FIREBASE VÀ ỨNG DỤNG

Về mặt lịch sử, Firebase (tiền thân là Evolve) trước đây là một start up được thành lập vào năm 2011 bởi Andrew Lee và James Tamplin Ban đầu, Evolve chỉ cung cấp cơ sở dữ liệu để các lập trình viên thiết kế các ứng dụng chat Tuy nhiên, họ nhanh chóng nhận ra tiềm năng sản phẩm của mình khi nhận thấy các khách hàng không sử dụng CSDL để làm ứng dụng chat, mà thay vào đó, để lưu các thông tin như game progress Bộ đôi Lee và Tamplin quyết định tách mảng realtime ra để thành

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

huy động vốn và gặt hái được những thành công nổi bật, Firebase đã được Google để

ý Vào tháng 10 năm 2014, Firebase gia nhập gia đình Google Firebase, theo hướng

đi của Google, chính thức hỗ trợ Android, iOS và Web

Hình 2.8: Biểu tượng của Google Firebase

Về thư viện, Firebase hỗ trợ chính thức:

- GeoFire (Geo Location)

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Hình 2.9: Các ứng dụng của Firebase

Realtime Database (Dữ liệu thời gian thực) :

- Hỗ trợ: IOS, Android, Web, C++, Unity

- Lưu trữ và đồng bộ dữ liệu với cơ sở dữ liệu đám mây NoSQL Dữ liệu được đồng bộ hóa trên tất cả các ứng dụng khách trong thời gian thực và vẫn khả dụng khi ứng dụng của bạn ngoại tuyến Cơ sở dữ liệu thời gian thực Firebase

là cơ sở dữ liệu được lưu trữ trên đám mây Dữ liệu được lưu trữ dưới dạng JSON và được đồng bộ hóa theo thời gian thực cho mọi máy khách được kết nối Khi bạn tạo các ứng dụng đa nền tảng với SDK iOS, Android và JavaScript, tất cả máy khách của bạn sẽ chia sẻ một phiên bản cơ sở dữ liệu thời gian thực và tự động nhận các bản cập nhật với dữ liệu mới nhất

- Các khả năng chính:

 Thời gian thực: Thay vì các yêu cầu HTTP điển hình, cơ sở dữ liệu thời gian thực Firebase sử dụng đồng bộ hóa dữ liệu — mỗi khi dữ liệu thay đổi, mọi thiết bị được kết nối sẽ nhận được bản cập nhật

đó trong mili giây Cung cấp trải nghiệm cộng tác và nhập vai mà không cần suy nghĩ về mã mạng

 Ngoại tuyến: Ứng dụng Firebase vẫn đáp ứng ngay cả khi ngoại

tuyến vì SDK cơ sở dữ liệu thời gian thực Firebase vẫn lưu dữ liệu của bạn vào đĩa Sau khi kết nối được thiết lập lại, thiết bị khách sẽ

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

nhận được bất kỳ thay đổi nào bị mất, đồng bộ hóa nó với trạng thái máy chủ hiện tại

 Có thể truy cập từ các thiết bị máy khách: Cơ sở dữ liệu thời gian thực Firebase có thể được truy cập trực tiếp từ thiết bị di động hoặc trình duyệt web; không cần máy chủ ứng dụng Bảo mật và xác thực

dữ liệu có sẵn thông qua Quy tắc bảo mật cơ sở dữ liệu thời gian thực Firebase, các quy tắc dựa trên biểu thức được thực thi khi dữ

liệu được đọc hoặc ghi

 Quy mô trên nhiều cơ sở dữ liệu: Với cơ sở dữ liệu thời gian thực Firebase trên kế hoạch định giá Blaze, bạn có thể hỗ trợ nhu cầu dữ liệu của ứng dụng theo quy mô bằng cách chia nhỏ dữ liệu của bạn trên nhiều phiên bản cơ sở dữ liệu trong cùng một dự án Firebase Hợp lý hóa xác thực với xác thực Firebase trên dự án của bạn và xác thực người dùng trên các phiên bản cơ sở dữ liệu của bạn Kiểm soát quyền truy cập vào dữ liệu trong mỗi cơ sở dữ liệu với quy tắc cơ sở dữ liệu thời gian thực Firebase tùy chỉnh cho từng cá thể cơ sở dữ liệu

 Cơ sở dữ liệu thời gian thực Firebase cho phép bạn xây dựng các ứng dụng phong phú, hợp tác bằng cách cho phép truy cập an toàn vào cơ

sở dữ liệu trực tiếp từ mã phía máy khách Dữ liệu được duy trì cục bộ

và ngay cả khi ngoại tuyến, các sự kiện thời gian thực vẫn tiếp tục kích hoạt, mang lại cho người dùng trải nghiệm đáp ứng Khi thiết bị lấy lại kết nối, cơ sở dữ liệu thời gian thực đồng bộ hóa các thay đổi dữ liệu cục bộ với các cập nhật từ xa đã xảy ra trong khi máy khách ngoại tuyến,

tự động hợp nhất bất kỳ xung đột nào

 Cơ sở dữ liệu thời gian thực cung cấp ngôn ngữ quy tắc dựa trên biểu thức linh hoạt, được gọi là “Quy tắc bảo mật cơ sở dữ liệu thời gian

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

 Cơ sở dữ liệu thời gian thực là một cơ sở dữ liệu NoSQL và như vậy có các tối ưu hóa và chức năng khác nhau so với một cơ sở dữ liệu quan

hệ API (Application Programming Interface) cơ sở dữ liệu thời gian thực được thiết kế để chỉ cho phép các hoạt động có thể được thực hiện nhanh chóng Điều này cho phép bạn xây dựng trải nghiệm thời gian thực tuyệt vời có thể phục vụ hàng triệu người dùng mà không ảnh hưởng đến phản hồi Bởi vì điều này, điều quan trọng là phải suy nghĩ

về cách người dùng cần truy cập dữ liệu của bạn và sau đó cấu trúc nó cho phù hợp

 Các cách thực hiện:

o Tích hợp SDK cơ sở dữ liệu thời gian thực Firebase: Nhanh chóng bao gồm các máy khách thông qua Gradle, CocoaPods, hoặc bao hàm một tập lệnh

o Tạo tài liệu tham khảo cơ sở dữ liệu thời gian thực: Tham khảo dữ liệu JSON của bạn, chẳng hạn như "người dùng / người dùng: 1234/phone_number" để đặt dữ liệu hoặc đăng ký thay đổi dữ liệu

o Bật chế độ ngoại tuyến: Cho phép dữ liệu được ghi vào đĩa cục bộ của thiết bị để có thể có sẵn khi ngoại tuyến

o Bảo vệ dữ liệu của người dùng: Sử dụng quy tắc bảo mật cơ sở dữ liệu thời gian thực Firebase để bảo mật dữ liệu của bạn

 Cách lưu trữ với các loại dữ liệu khác nhau:

o Cấu hình từ xa Firebase: lưu trữ các cặp key-value do nhà phát triển chỉ định để thay đổi hành vi và giao diện của ứng dụng mà không yêu cầu người dùng tải xuống bản cập nhật

o Lưu trữ Firebase: lưu trữ HTML, CSS và JavaScript cho trang web của bạn cũng như các nội dung do nhà phát triển cung cấp khác như

đồ họa, phông chữ và biểu tượng

o Lưu trữ đám mây: lưu trữ các tệp như hình ảnh, video và âm thanh cũng như nội dung do người dùng tạo

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

a Công nghệ RFID và quá trình phát triển

 Giới thiệu về công nghệ RFID

Công nghệ RFID (Radio Frequency Identification) cho phép một thiết bị đọc thông tin chứa trong chip không cần tiếp xúc trực tiếp ở khoảng cách xa, không thực hiện bất kỳ giao tiếp vật lý nào hoặc giữa hai vật không nhìn thấy Công nghệ này

cho ta phương pháp truyền, nhận dữ liệu từ một điểm đến một điểm khác

Kỹ thuật RFID sử dụng truyền thông không dây trong dải tần sóng vô tuyến để truyền dữ liệu từ các tag (thẻ) đến các reader (bộ đọc) Tag có thể được đính kèm hoặc gắn vào đối tượng được nhận dạng chẳng hạn sản phẩm, hộp hoặc giá kê (pallet) Reader scan dữ liệu của tag và gửi thông tin đến cơ sở dữ liệu có lưu trữ dữ liệu của tag Ví dụ: các tag có thể được đặt trên kính chắn gió xe hơi để hệ thống thu phí đường có thể nhanh chóng nhận dạng và thu tiền trên các tuyến đường

Dạng đơn giản nhất được sử dụng hiện nay là hệ thống RFID bị động làm việc như sau: reader truyền một tín hiệu tần số vô tuyến điện từ qua anten của nó đến một con chip Reader nhận thông tin trở lại từ chip và gửi nó đến máy tính điều khiển đầu đọc và xử lý thông tin lấy được từ chip Các chip không tiếp xúc không tích điện, chúng hoạt động bằng cách sử dụng năng lượng nhận từ tín hiệu được gửi bởi reader

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Hình 2.10: Thiết bị IFF và thiết bị RFID hiện đại ngày nay

Cuối thập kỉ 60 đầu thập kỉ 70: nhiều công ty như Sensormatic and

Checkpoint Systems giới thiệu những sản phẩm mới ít phức tạp hơn và ứng dụng rộng rãi hơn do công nghệ được tích hợp trong IC, chip nhớ lập trình được Các công ty bắt đầu phát triển thiết bị giám sát điện tử để bảo vệ và kiểm kê sản phẩm như quần áo trong cửa hàng, sách trong thư viện Hệ thống RFID thương mại ban đầu này chỉ là hệ thống Tag 1 bit giá rẻ để xây dựng, thực hiện và bảo hành Tag không đòi hỏi nguồn pin (thụ động) dễ dàng đặt vào sản phẩm và thiết kể để cảnh báo khi tag đến gần bộ đọc, thường đặt tại lối ra vào để phát hiện sự có mặt của tag Suốt thập kỉ 70: nghiên cứu và phát triển những dự án để tìm cách dùng IC dựa trên hệ thống RFID Có nhiều ứng dụng trong công nghiệp tự động, xác định thú vật, theo dõi lưu thông Tag có đặc điểm: bộ nhớ ghi được, tốc độ đọc nhanh hơn và khoảng cách đọc xa hơn

Đầu thập niên 80: được áp dụng trong nhiều ứng dụng: đặt tại đường ray ở

Mỹ, đánh dấu thú vật trên nông trại ở châu Âu Hệ thống RFID còn dùng trong nghiên cứu động vật hoang dã đánh dấu các loài thú quý và nguy hiểm

Đầu năm 1990: xuất hiện nhiều hệ thống thu phí điện tử, tiêu chuẩn hóa các đặc tính kĩ thuật như tần số hoạt động và giao thức giao tiếp phần cứng

Cuối thế kỉ 20: phát triển nhanh trên phạm vi toàn cầu

- Mỹ: tạo ra hệ thống xác nhận và đăng kí Texas instrument (TIRIS)

- Châu Âu: phát minh công nghệ liên quan đến việc xác định thẻ thông minh

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

thống mã sản phẩm điện tử (Electronic Product Code Network EPC) và hệ thống này đã trở thành tiêu chuẩn cho xác nhận sản phẩm tự động

b Thành phần của một hệ thống RFID

Hình 2.11: Sơ đồ khối của một hệ thống RFID

Một hệ thống RFID là một tập hợp các thành phần mà nó thực thi giải pháp RFID

Một hệ thống RFID bao gồm các thành phần sau:

- Thẻ (Tags): là một thành phần bắt buộc đối với mọi hệ thống RFID Bao gồm: chip bán dẫn nhỏ và anten thu nhỏ trong một số hình thức đóng gói

- Đầu đọc (Reader): là thành phần bắt buộc, thực hiện việc đọc, ghi dữ liệu lên Tag, giao tiếp với máy chủ

- Ăngten (Antena): làm nhiệm vụ bức xạ, thu sóng điện từ và gia công tín hiệu

- Mạch điều khiển (Controller): là thanh phần bắt buộc, tuy nhiên hầu hết reader mới đều có thành phần này gắn liền với chúng Cho phép các thành phần bên ngoài như con người, chương trình máy tính giao tiếp điều khiển chức năng của reader, annunciator, cơ cấu chấp hành kết hợp với reader

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

- Cơ sở hạ tầng truyền thông: là thành phần bắt buộc, nó là một tập gồm cả 2 mạng có dây và không dây và các bộ phận kết nối tuần tự để kết nối các thành phần đã liệt kê ở trên với nhau để chúng truyền với nhau hiệu quả

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

c Phương thức làm việc của RFID

Một hệ thống RFID có ba thành phần cơ bản: tag, đầu đọc, và một máy chủ Mỗi tag được lập trình với một nhận dạng duy nhất cho phép theo dõi không

dây đối tượng hoặc con người đang gắn tag đó Bởi vì các chip được sử dụng trong tag RFID có thể giữ một số lượng lớn dữ liệu, chúng có thể chứa thông tin

như chuỗi số, hướng dẫn cấu hình, dữ liệu kỹ thuật, sổ sách y học, và lịch trình Cũng như phát sóng tivi hay radio, hệ thống RFID cũng sử dụng bốn băng thông tần số chính: tần số thấp (LF), tần số cao (HF), siêu cao tần (UHF) hoặc sóng

cực ngắn (viba) Các hệ thống trong siêu thị ngày nay hoạt động ở băng thông

UHF, trong khi các hệ thống RFID cũ sử dụng băng thông LF và HF Băng

thông viba đang được để dành cho các ứng dụng trong tương lai

Các tag có thể được cấp nguồn bởi một bộ pin thu nhỏ trong tag (các tag tích cực) hoặc bởi reader mà nó “wake up” (đánh thức) tag để yêu cầu trả lời khi

tag đang trong phạm vi (tag thụ động)

Hình 2.12: Hoạt động giữa tag và reader RFID

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Tag tích cực đọc xa 100 feet tính từ reader và có thể là tag RW (với bộ nhớ được viết lên và xóa như một ổ cứng máy tính) hoặc là tag RO Tag thụ động có thể được đọc xa reader 20 feet và có bộ nhớ RO Kích thước tag, giá cả, dải đọc, độ chính xác đọc/ghi, tốc độ dữ liệu và chức năng hệ thống thay đổi theo đặc điểm nêu ra trong

thiết kế và dải tần hệ thống FRID sử dụng Suốt thập kỉ 70: nghiên cứu và phát triển

những dự án để tìm cách dùng IC dựa trên hệ thống RFID Có nhiều ứng dụng

trong công nghiệp tự động, xác định thú vật, theo dõi lưu thông Tag có đặc điểm: bộ nhớ ghi được, tốc độ đọc nhanh hơn và khoảng cách đọc xa hơn

Reader gồm một anten liên lạc với tag và một đơn vị đo điện tử học đã được nối mạng với máy chủ Đơn vị đo tiếp sóng giữa máy chủ và tất cả các tag trong phạm vi đọc của anten, cho phép một đầu đọc liên lạc đồng thời với hàng trăm tag Nó cũng thực thi các chức năng bảo mật như mã hóa, giải mã và xác thực người dùng Reader

có thể phát hiện tag ngay cả khi không nhìn thấy chúng Cuối thế kỉ 20: phát triển

nhanh trên phạm vi toàn cầu.

Máy chủ xử lý dữ liệu mà các reader thu thập từ các tag và dịch nó giữa mạng RFID và các hệ thống công nghệ thông tin lớn hơn, mà nơi đó quản lý dây

chuyền hoặc cơ sở dữ liệu quản lý có thể thực thi Middleware là phần mềm nối

hệ thống RFID với một hệ thống IT quản lý luồng dữ liệu

 Chống trộm: trong việc kinh doanh buôn bán.

 RFID trong việc xử phạt

- Giám sát:

 Dây truyền cung cấp: điều khiển kiểm soát trong các nhà kho.

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

 Người hoặc súc vật: trẻ em, bệnh nhân, vận động viên, gia súc, thú kiểng.

 Tài sản: hành lí trên máy bay, hàng hóa, thiết bị.

- Hệ thống thanh toán điện tử:

 Lưu thông: hệ thống thu phí tự động

 Vé vào cổng.

 Thẻ tín dụng.

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÀN VÀ THIẾT KẾ

Chương 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ

3.1 GIỚI THIỆU

Trong chương này, trình bày về cách tính toán, sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lý của

các board mạnh của hệ thống: mạch điều khiển các thiết bị ngõ ra có sử dụng relay, mạch nguồn cung cấp điện áp – dòng điện cho cả hệ thống

3.1.1 Thực trạng nhu cầu

Với sự phát triển của kinh tế, xã hội, nhu cầu về việc điều khiển thiết bị từ xa qua điện thoại hay máy tính, tiện ích cho sự di chuyển đi lại của mỗi người do bận rộn, lười biếng hoặc do quên tắt thiết bị mỗi khi rời đi

3.1.2 Bài toán đặt ra

Để đáp ứng nhu cầu của mỗi người về một căn phòng thông minh, có thể điều khiển các thiết bị thường được sử dụng như đèn, quạt, máy lạnh, TV Có thể điều khiển thông qua App điện thoại hoặc máy tính cá nhân Nhóm chúng em đã thấy được nhu cầu này ngày càng thiết thực trong cuộc sống hàng ngày nên đã quyết định làm

đề tài “ Thiết kế và thi công hệ thống phòng thông minh “ nhằm để thỏa các yêu cầu của mọi người về mong muốn một căn phòng thông minh, hiện đại và tiện ích App điều khiển chạy trên web-server hoặc qua điện thoại Android có chức năng điều khiển bật tắt các thiết bị điện

Board điều khiển gồm những yêu cầu cần thiết sau:

- Điện áp vào: 7-12 V

- Dòng ra trên mỗi chân I/O: 30-50 mA

- Số chân I/O : 20-30 chân

- Có kết nối chuẩn UART

- Có kết nối chuẩn SPI

- Có kết nối chuẩn I2C

3.2 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÀN VÀ THIẾT KẾ

3.2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống

Với các yêu cầu đã đưa ra nhóm thực hiện đã hình thành sơ đồ khối cho hệ thống như sau

Database Firebase

Khối ngõ

ra công suất

Khối nguồn

Khối thời gian thực Khối RFID

Khối hiển thị

Hình 3.1: Sơ đồ khối của hệ thống Chức năng từng khối:

- Khối Smartphone Android: Điện thoại thông mình dùng để cài đặt App

Android điều khiển

- Khối App điều khiển: Ứng dụng dùng để điều khiển thiết bị

- Khối Database Firebase: Lưu trữ dữ liệu từ database (Firebase)

- Khối vi điều khiển: Tạo ra lệnh điều khiển, điều khiển hoạt động của hệ thống

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÀN VÀ THIẾT KẾ

- Khối thời gian thực: Cung cấp thời gian thực để hiển thị và đóng ngắt thiết

bị theo thời gian cài đặt

- Khối nguồn: Cung cấp nguồn cho toàn mạch

- Khối hiển thị: Hiển thị thời gian thực và thời gian cài đặt hẹn giờ trên màn

hình

- Khối ngõ ra công suất: Đóng ngắt các tiếp điểm theo sự điều khiển của ngõ

ra vi điều khiển để điều khiển thiết bị điện áp cao (220V) Cách ly giữa mạch công suất và mạch điều khiển

Dựa vào sơ đồ khối ở trên có thể chia thành 2 phần:

- App điều khiển

- Board điều khiển

3.2.2 App điều khiển

Yêu cầu:

- Có thể bật, tắt thiết bị

- Giao diện đẹp, dễ sử dụng

 Thiết kế App Android

Ứng dụng Android của nhóm sẽ có giao diện thiết kế như sau