Giải pháp sử dụng các chuẩn mạng không dây để điều khiển thiết bị trong nhà bằng smartphone

Trong tương lai việc sử dụng mạng không dây để điều khiển,truyền thông tin,…sẽ ngày càng phát triển.Với tư cách là sinh viên tự động hóa của trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật.Nhóm đã quyết

KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

GVHD: TS NGUYỄN VĂN THÁI SVTH: VŨ TIẾN SỸ

SVTH: NGUYỄN ĐĂNG TUÂN

S K L 0 0 3 9 7 6

GIẢI PHÁP SỬ DỤNG CÁC CHUẨN MẠNG KHÔNG DÂY ĐỂ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ TRONG NHÀ BẰNG

SMARTPHONE

PHẦN A GIỚI THIỆU

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên nhóm xin gửi lời cảm ơn đến thầy Lê Mỹ Hà đã tạo điều kiện thuận lợi

để nhóm em thực hiện đề tài.Cảm ơn thầy đã hỗ trợ nhóm em có được môi trường làm việc tốt

Để hoàn thành khóa luận này, nhóm xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc tới Thầy

TS Nguyễn Văn Thái, người đã dành thời gian quý báu của mình để hướng dẫn trực tiếp nhóm cách thức nghiên cứu và hường đi của đề tài, để chúng em hoàn thành tốt

đề tài của mình

Xin cảm ơn các tất cả các bạn bè, anh chị, những người đã giúp đỡ chúng em về mọi mặt trong quá trình nhóm làm khóa luận.Trong đó có anh Cao Văn hàn đã giúp

đỡ chúng em rất nhiều về phần lập trình Anroid

Đặc biệt chúng con xin cảm ơn tới bố mẹ, anh chị em trong gia đình, những người

có công sinh thành, nuôi dưỡng chúng con thành người để chúng con có ngày hôm nay Cảm ơn những lời động viên của bố mẹ và các bạn trong lớp 11151CL1 trong quá trình nhóm học tập và lúc nhóm gặp khó khăn

Trong quá trình làm không thể không gặp những khó khăn và những sai sót, mong thầy cô và các bạn quan tâm đến đề tài của nhóm góp ý đề nhóm rút kinh nghiệm trong các công trình nghiên cứu sau này

CHÂN THÀNH CẢM ƠN!

Sinh viên thực hiện

Vũ Tiến Sỹ Nguyễn Đăng Tuân

Khoa Đào Tạo Chất Lượng Cao

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay,với sự phát triển của vượt bậc của khoa học kỹ thuật.Việc ứng dụng khoa học kỹ thuật và trong đời sống đã giúp cho cuộc sống của con người ngày càng hiện đại và tiện lợi hơn,đồng thời việc quản lý cũng trở nên dễ dàng và hiệu quả hơn Với sự ra đời của mạng không dây đã giúp cho xã hội loài người phát triển thêm một bậc Mạng không dây (Wireless Lan) là mạng sử dụng công nghệ cho phép hai hay nhiều thiết bị kết nối với nhau bằng cách sử dụng một giao thức chuẩn mà

không cần những kết nối bằng dây mạng (Cable) Công nghệ mạng không dây được chia làm 3 loại: Kết nối sử dụng tia hồng ngoại, Sử dụng công nghệ Bluetooth, Kết

nối bằng chuẩn WIFI

Trong tương lai việc sử dụng mạng không dây để điều khiển,truyền thông tin,…sẽ ngày càng phát triển.Với tư cách là sinh viên tự động hóa của trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật.Nhóm đã quyết định sẽ tìm hiểu và ứng dụng mạng không dây trong việc điều khiển.Trong quá trình tìm hiểu và ứng dụng nhóm rất mong được sự góp ý và ủng hộ của các bạn trong lớp,đặc biệt là các thầy cô để đề tài của nhóm em được hoàn thiện hơn

Chân thành cám ơn các bạn và thầy cô đã dành chút thời gian để xem và góp ý cho nhóm em trong đề tài này

TÓM TẮT ĐỀ TÀI

Đề tài được xây dựng dựa trên mô hình nhà gần giống với thực tế Sử dụng các chuẩn mạng không dây như Wifi, Zigbee, Bluetooth, GSM(SMS) để điều khiển các thiết bị gia dụng trong gia đình Để điều khiển các thiết bị này thông qua mạng không dây nhóm đã xây dựng và thiết kế ứng dụng “SmsControl” chạy trên hệ điều hành Android của Smartphone

Ngoài các chức năng điều khiển các thiết bị đề tài còn đề cập đến vấn đề an ninh trong hệ thống Vì thế, nhóm đã sử dụng các cảm biến PIR (Passive InfraRed Sensor) và Camera IP để giải quyết vấn đề an ninh

Toàn bộ quá trình điều khiển và giám sát ngôi nhà được thao tác hoàn toàn trên Smartphone nên mang lại sự tiện lợi và nhanh chóng cho người sử dụng

Tuy nhiên, đề tài còn chưa thể điều khiển qua Internet và chưa giám sát được các thông số như dòng, điện áp cũng như công suất của từng thiết bị để người dùng có đưa ra các giải pháp tiết kiệm năng lượng cho ngôi nhà và xử lí kịp thời các sự cố xảy ra…

MỤC LỤC

PHẦN A 1

GIỚI THIỆU 1

LỜI CẢM ƠN i

LỜI NÓI ĐẦU ii

TÓM TẮT ĐỀ TÀI iii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT viii

DANH MỤC HÌNH ẢNH x

PHẦN B xiv

NỘI DUNG xiv

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1

1.1ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.2 Ý NGHĨA LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1

1.3 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 2

1.3.1Mục tiêu tổng quát 2

1.3.2 Mục tiêu cụ thể 2

1.3.3.Mục tiêu phụ 2

1.4 KHÁCH THỂ, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU 2

1.4.1 Khách thể nghiên cứu 2

1.4.2 Đối tượng nghiên cứu 3

1.4.3 Phạm vi nghiên cứu 3

1.5 THUẬN LỢI VÀ KHÓ KHĂN 3

1.5.1 Thuận lợi 3

1.5.2 Khó khăn 3

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 4

2.1 KIT STM32F4 DISCOVERY VÀ ZIGBEE + WIFI 4

2.1.1 Giới thiệu về Kit STM32F4 Discovery 4

2.1.2 Giới thiệu về Zigbee 7

2.2.1 Khái niệm về Arduino 30

2.2.2 Tại sao lại chọn Arduino 30

2.2.3 Giới thiệu về Arduino Uno 30

2.3 GIỚI THIỆU VỀ MẠNG BLUETOOTH 35

2.3.1 Khái niệm cơ bản về Bluetooth 35

2.3.2 Các đặc điểm của Bluetooth 35

2.3.3 Phương thức hoạt động 36

2.3.4 Giới thiệu về Module Bluetooth HC-05 36

2.4 GSM,MODULE SIM 900A VÀ CẢM BIẾN CHUYỂN ĐỘNG 37

2.4.1 GMS 37

2.4.2 Module sim 900A 40

2.4.3 Module PIR 41

CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHÀ THÔNG MINH 43

3.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH 43

3.2 SƠ ĐỒ GIẢI THUẬT 47

3.3 Hệ thống điều khiển thiết bị qua chuẩn mạng Zigbee kết hợp Wifi 48

3.3.1 Giới thiệu hệ thống 48

3.3.2Sơ đồ tổng quát của hệ thống 48

3.3.3Sơ đồ giải thuật của hệ thống 49

3.4.4 Sơ đồ kết nối mô tả trên Proteus 51

3.4.5Hình ảnh kết nối dây thực tế 51

3.4 Hệ thống điều khiển thiết bị qua chuẩn mạng Bluetooth kết nối với Arduino 52

3.4.1Giới thiệu hệ thống 52

3.4.2 Sơ đồ tổng quát của hệ thống 52

3.4.3Sơ đồ giải thuật của hệ thống điều khiển qua Bluetooth 54

3.4.4Sơ đồ kết nối mô tả trên Proteus 55

3.4.5Hình ảnh kết nối dây thực tế 55

3.5 Hệ thống điều khiển thiết bị qua SMS kết hợp với Arduino Uno 56

3.5.1 Giới thiệu hệ thống 56

3.5.2 Sơ đồ tổng quát của hệ thống 56

3.5.3 Sơ đồ giải thuật của hệ thống 58

3.5.4 Sơ đồ kết nối mô tả trên Proteus 59

3.5.5 Hình ảnh kết nối dây thực tế 59

3.6 MẠCH RELAY 59

3.6.1 Giới thiệu về Relay 59

3.6.2 Thiết kế mạch relay trên Proteus 60

3.6.3 Thiết kế mạch relay thực tế 60

CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ TRÊN SMARTPHONE 62

4.2 XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 63

4.3 GIAO DIỆN CỦA ỨNG DỤNG VÀ CẤU HÌNH SỬ DỤNG 64

4.1.3 Giao diện điều khiển của hệ thống điều khiên thông qua SMS 64

4.1.3 Giao diện điều khiển của hệ thống điều khiên thông qua Bluetooth 67

4.1.4 Giao diện điều khiển của hệ thống điều khiên thông qua ZigBee+Wifi 69

CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ HỆ THỐNG AN NINH CHO MÔ HÌNH 72Error! Bookmark not defined. 5.1 CAMERA IP VÀ PHẦN MỀM IP CAM VIEWER 72

5.1.1 Camera IP 72

5.2 PHẦN MỀM IP CAM VIEWER 74

5.2.1 Giới thiệu 74

5.2.2 Các tính năng của IP Camera Viewer 75

5.2.3 Cài đặt cấu hình sử dụng cho IP Camera Viewer 75

PHẦN C 81

ĐÁNH GIÁ, KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 82Error! Bookmark not defined. CHƯƠNG 6: KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ 82

6.1 KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM 82

6.2 ĐÁNH GIÁ 82

CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 84

7.1 KẾT LUẬN 84

Chương trình hệ thống điều khiển qua Bluetooth 85

Chương trình hệ thống điều khiển qua SMS 89

Chương trình hệ thống điều khiển qua Zigbee 96

TÀI LIỆU THAM KHẢO 99

TIẾNG ANH 99

TIẾNG VIỆT 99

WEB 99

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

ITC Information Technology Center

ARM Advanced RISC Machine

RAM Random Access Memory

USART Universal Synchronous / Asynchronous Receiver

/ Transmitter I/O Input/Output

SPI Serial Peripheral Interface

USB Univeral Serial Bus

RX Receive Data In

TX Transmit Data Out

LSB Least Significant Bit

IEEE Institute Of Electrical And Electronics Engineers

ZC Zigbee Coordinator

ZED Zigbee End Devide

FFD Full Function Device

RFD Reduced Function Device

WIFI Wireless Fidelity

LAN Local Area Network

ICSP In-Circuit Serial Programming

PWM Pulse Width Modulatio

ISM Industrial,Scientific,Medical

GSM Global System For Mobile Communication MSC Mobile Swicthing Center

BSS Base Station Subsystem

BSC Base Station Center

BTS Base Transceiver Station

MS ME(Mobile Equipment)and SIM(Subscriber

Identity Module) PIR Passive Infrared Sensor

ID Identification

NTSC National Teltevision System Committee

CIF Common Intermediate Format

PTZ Pan, Tilt, Zoom

WAP Wifi Protected Access

WPA2 Wi-Fi Protected Access 2

WEP Wired Equivalent Privacy

AES Advanced Encryption Standard

DANH MỤC HÌNH ẢNH

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Hình 2.1: KIT STM32F4 Discovery 4

Hình 2.2: Kết nối Server 7

Hình 2.3: Logo của tô chức ZigBee Alliance 8

Hình 2.4: So sánh các kỹ thuật không dây 9

Hình 2.5: Kiến trúc của Zigbee 10

Hình 2.6: Các thiết bị trong mô hình mạng Zigbee 11

Hình 2.7: Các mô hình mạng Zigbee 12

Hình 2.8: Mô hình mạng sao 13

Hình 2.9: Mô hình mạng lưới 13

Hình 2.10: Mô hình mạng cây 14

Hình 2.11: Module XBee 15

Hình 2.12: Giao diện khởi động của X-CTU 16

Hình 2.13: Giao diện khởi động của X-CTU 17

Hình 2.14: Giao diện khởi động của X-CTU 17

Hình 2.15: Giao diện khởi động của X-CTU 18

Hình 2.16: Giao diện khởi động của X-CTU 19

Hình 2.17: Sơ đồ thiết kế chi tiết của Sub trên Proteus 20

Hình 2.18: Sơ đồ xử lý khi cấp nguồn tại Sub 21

Bảng 2.3: Tương tác khởi tạo kết nối giữa Sub và Main 21

Bảng 2.4 : Tín hiệu truyền thông giữa Server và Sub 21

Bảng 2.5 : Phạm vi ứng dụng 25

Bảng 2.6: Độ phức tạp kỹ thuật 25

Bảng 2.7: Độ tin cậy 25

Bảng 2.8: Lắp đặt và triển khai 26

Bảng 2.9: Tính linh hoạt,khả năng thay đổi,phát triển 26

Bảng 2.10: Giá cả 26

Hình 2.19: Một mạng ngang hàng không dây 27

Hình 2.20:Khách hàng và điểm truy nhập 28

Hình 2.21: Nhiều điểm truy cập và Roaming 28

Hình 2.22: Cách sử dụng của một điểm mở rộng (EP) 29

Hình 2.23: Cách sử dụng anten định hướng 29

Hình 2.24: Các chân ra của Arduino Uno R3 33

Bảng 2.11: Một số thông số của Arduino Uno R3 33

Hình 2.27: Sơ đồ chân của HC-05 37

Hình 2.28: Mạng điện thoại di động GSM 38

Hình 2.29: Mạng điện thoại di động GSM 39

Hình 2.30: Modul sim900A 40

Hình 2.31: Module PIR cảm biến chuyển động 41

Hình 2.32: Cảm biến PIR và kính Fresnel (Fresnel lens) 41

Hình 2.33: Hoạt động của cảm biến PIR 42

Hình 2.34: Tác dụng của kính Fresnel 42

CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHÀ THÔNG MINH Hình 3.1: Mô hình phía bên ngoài 43

Hình 3.2: Mô hình phía bên trong 44

Hình 3.3: Các hệ thống điều khiển 44

Hình 3.4: Sơ đồ bố trí nguồn 45

Hình 3.5: Sơ đồ bố trí các board,modul và mạch Relay 46

Hình 3.6: Sơ đồ giải thuật tổng quát của hệ thống 47

Hình 3.7: Hệ thống điều khiển thiết bị qua chuẩn mạng Zigbee kết hợp Wifi 48

Hình 3.8: Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển thiết bị qua chuẩn mạng Zigbee kết hợp Wifi 49

Hình 3.9: Sơ đồ giải thuật của hệ thống Zigbee kết hợp với Wifi 50

Hình 3 10: Sơ đồ kết nối mô tả trên Proteus 51

Hình 3.11: Kết nối module Zigbee 51

Hình 3.12: Kết nối Server 52

Hình 3.13: Hệ thống điều khiển thiết bị qua chuẩn mạng Bluetooth kết hợp Arduino 53

Hình 3.14: Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển thiết bị qua Bluetooth 53

Hình 3.15: Sơ đồ giải thuật của hệ thống điều khiển qua chuẩn Bluetooth 54

Hình 3.16: Sơ đồ kết nối dây mô tả trên Proteus 55

Hình 3.17: Kết nối hệ thống điều khiển bằng Bluetooth 55

Hình 3.18: Sơ đồ tổng quát của hệ thống 56

Hình 3.19:Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển thiết bị qua SMS 57

Hình 3.20: Sơ đồ thuật toán điều khiển bằng SMS 58

Hình 3.21:Sơ đồ kết nối dây hệ thống điều khiển bằng SMS mô tả trên Proteus 59

Hình 3.22: Kết nối dây thực tế của hệ thống SMS 59

Hình 3.23: Module Relay 60

Hình 3.24:Thiết kế mạch relay trên Proteus 60

Hình 3.25: Mạch Relay thực tế 61

CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ TRÊN SMARTPHONE

Hình 4.1: Phần mềm Android Studio 62

Hình 4.2: Xây dựng chương trình điều khiển 63

Hình 4.3: Ứng dụng hoàn chỉnh 64

Hình 4.4: Giao diện điều khiển qua SMS 64

Hình 4.5: Mở app trên điện thoại 65

Hình 4.6: Giao diện SMS Control 65

Hình 4.7: Đặt số điện thoại được dùng để điều khiển thiết bị 66

Hình 4.8: Bắt đầu điều khiển thiết bị 66

Hình 4.9: Giao diện điều khiển qua Bluetooth 67

Hình 4.10: Mở app trên điện thoại 67

Hình 4.11: Giao diện Bluetooth Control 68

Hình 4.12: Kết nối tới Bluetooth của thiết bị 68

Hình 4.13: Bắt đầu điều khiển thiết bị 69

Hình 4.14: Giao diện điều khiển qua ZigBee và Wifi 69

Hình 4.15: Kết nối Wifi 70

Hình 4.16: Mở app trên điện thoại 70

Hình 4.17: Điều khiển thiết bị trên điện thoại bằng Zigbee và Wifi 71

CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ HỆ THỐNG AN NINH CHO MÔ HÌNH Hình 5.1: Mô hình kết nối camera IP 72

Hình 5.2: Camera IP FSC-1040 73

Hình 5.3: Camera IP FSC-1060 73

Hình 5.4: Phần mềm IP Cam Viewer chạy trên Smartphone 74

Hình 5.5: Thiết lập địa chỉ IP cho Camera 76

Hình 5.6: Sử dụng Camera trên phần mềm 76

Hình 5.7: Đăng ký tên Host 77

Hình 5.8: Đặt tên Host 77

Hình 5.9: Đăng nhạp với tài khoản mới tạo 78

Hình 5.10: Đặt tên Host 78

Hình 5.11: Kiểm tra lại tên Host 79

Hình 5.12: Ping tên Host 79

Hình 5.13: Nhập tên Host vào phần mềm trên diện thoại 80

DANH MỤC BẢNG

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Bảng 2.3: Tương tác khởi tạo kết nối giữa Sub và Main 21

Bảng 2.4 : Tín hiệu truyền thông giữa Server và Sub 21

Bảng 2.5 : Phạm vi ứng dụng 25

Bảng 2.6: Độ phức tạp kỹ thuật 25

Bảng 2.7: Độ tin cậy 25

Bảng 2.8: Lắp đặt và triển khai 26

Bảng 2.9: Tính linh hoạt,khả năng thay đổi,phát triển 26

Bảng 2.10: Giá cả 26

Bảng 2.11: Một số thông số của Arduino Uno R3 33

Bảng 2.12: Thông số kỹ thuật của HC-05 37

CHƯƠNG 6: KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ Bảng 6.1: Tính ổn định của các hệ thống 82

Bảng 6.2: Đáng giá ưu nhược điểm của từng hệ thống 83

PHẦN B NỘI DUNG

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Hàng ngày chúng ta đều thấy những ví dụ mới về cách thức mà công nghệ thông tin

và viễn thông (ICT) tác động làm thay đổi cuộc sống của con người trên thế giới

Từ mức độ này hay mức độ khác, cuộc cách mạng kỹ thuật số đã lan rộng đến mọi ngõ ngách trên toàn cầu

Mạng không dây đã tạo ra một cầu nối liên kết loài người trên khắp hành tinh của chúng ta, và đang mở rộng không ngừng, đầy hứa hẹn, hy vọng và không một chút

bí ẩn Tuy vậy, trong một dải băng tần eo hẹp vẫn còn tồn đọng nhiều thách thức nếu muốn đạt được đầy đủ tiềm năng đó

Bên cạnh đó Smartphone ngày càng được sử dụng phổ biến hơn trong đời sống hằng ngày của con người,nó đã trở thành một vật không thể thiếu trong cuộc sống.Từ đó một câu hỏi đặt ra là: Tại sao chúng ta không sử dụng Smartphone kết hợp với mạng viễn thông để điều khiển mọi thứ trong nhà mà chúng ta muốn,khiến mọi thứ trở nên nhỏ bé trong long bàn tay của chúng ta.Điều đó làm mọi thứ trở nên tiện lợi,nhanh chóng và hiện đại hơn

Với tính cách tòm mò của một sinh viên kỹ thuật nên nhóm em đã quyết định chọn

đề tài: “GIẢI PHÁP SỬ DỤNG CÁC CHUẨN MẠNG KHÔNG DÂY ĐỂ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ TRONG NHÀ BẰNG SMARTPHONE.”

Việc điều khiển các thiết bị trong nhà qua mạng không dây là một phần không thể thiếu trong các công trình về nhà thông minh hiện nay.Vì thế,đây là một đề tài có thể ứng dụng trong nhà thông minh,khách sạn, các khu chung cư…

1.2Ý NGHĨA LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

Việc nghiên cứu và phát triển các ứng dụng của mạng không dây để điều khiến thiết

bị nhà có ý nghĩa lớn, góp phần vào sự phát triển của xã hội, sự tiến bộ của loài người

Trong những năm tới khi mà cuộc sống con người được nâng cao hơn nữa, các công nghệ hiện đại được phát triển mạnh mẽ hơn nữa thì nhà thông minh sẽ trở nên phổ biến hơn Những ngôi nhà, biệt thự mới được xây dựng sẽ đều trang bị những hệ thống nhà thông minh

Qua kết quả nghiên cứu của khóa luận này sẽ cung cấp những cái nhìn mới hơn về

hệ thống mà nó có thể được sử dụng trong các ngôi nhà thông minh, khả năng mở

rộng ra để kết nối internet của hệ thống này, khả năng kết hợp giữa hệ thống nhà thông minh và hệ điều hành di động Kết quả sẽ đóng góp phần nào cho việc nghiên cứu các đề tài liên quan trong tương lai của sinh viên

1.3MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

- Tìm hiểu về vi điều khiển Arduino Uno

- Tìm hiểu mô hình mạng không dây WIFI, Bluetooth, GSM(SMS), Zigbee

- Thiết kế ứng dụng điều khiển trên hệ điều hành Android

- Kiểm tra toàn bộ hệ thống, phát hiện và khắc phục lỗi, tối ưu hệ thống

1.3.3 Mục tiêu phụ

- Tìm hiểu về Camera IP và kết nối xem trên điện thoại

- Điều khiển cường độ sáng của đèn AC,DC

1.4 KHÁCH THỂ, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU

1.4.1 Khách thể nghiên cứu

- Quá trình nghiên cứu dựa trên KIT STM32F4 Discovery của hãng STMicroelectronic sản xuất và broad mở rộng Ethernet

- Module: Wifi, Bluetooth, SMS, Zigbee

- Hệ điều hành di động Android do tập đoàn GOOGLE xây dựng và phát triển

1.4.2 Đối tượng nghiên cứu

- Mạng không dây Wifi, Bluetooth, GSM(SMS), Zigbee

- Cách giao tiếp, truyền tải dữ liệu giữa KIT STM32F4 Discovery và board Arduino với ứng dụng Android

- Các hoạt động của CameraIP và các điều khiển nó

- Lập trình ứng dụng điều khiển trên hệ điều hành Android

1.4.3 Phạm vi nghiên cứu

Xây dựng một hệ thống các giải pháp để điều khiển các thiết bị trong nhà thông qua các mạng không dây, từ các thiết bị đơn giản như đèn, quạt đến các thiết bị có độ phức tạp cao như máy lạnh Đồng thời hệ thống cũng cung cấp các giải pháp an ninh cho ngôi nhà thông minh như camera an ninh, các cảm biến báo động

1.5 THUẬN LỢI VÀ KHÓ KHĂN

1.5.1 Thuận lợi

Trong quá trình làm đề tài được sự giúp đỡ nhiệt tình của người thân, gia đình, bạn

bè và đặc biệt là giáo viên hướng dẫn đề tài Đồng thời, nhóm nhận được sự hỗ trợ rất nhiều từ công ty TNHH Camera Mitsuvision như hỗ trợ cho mượn thiết bị, dụng

cụ nghiên cứu

Sự hợp tác rất tốt giữa các thành viên trong nhóm thực hiện đề tài là một phần đóng góp cho sự thành công của đề tài Ngoài ra, với sự chia sẻ các kiến thức, kinh nghiệm của các nhóm nghiên cứu khác tại phòng ISLab cũng là nguồn lực để nhóm hoàn thành tốt đề tài này

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG

PHÁP NGHIÊN CỨU

Chương này nhóm sẽ giới thiều về phần cơ sơ lý thuyết về phần cứng,các mạng không dây và các module cũng như cảm biến mà nhóm sử dụng trong đề tài này

2.1KIT STM32F4 DISCOVERY VÀ ZIGBEE + WIFI

2.1.1 Giới thiệu về Kit STM32F4 Discovery

Hình 2.1: KIT STM32F4 Discovery KIT STM32F4 Discovery có vi điều khiển STM32F407VGT6 có đặc trưng gồm: vi điều khiển 32-bit ARM Cortex-M4F, 1 MB Flash, 192 KB bộ nhớ RAM

STM32F4 – DISCOVERY giúp khám phá các tính năng hiệu suất cao STM32F4

và để phát triển các ứng dụng một cách dễ dàng Nó bao gồm tất cả mọi thứ cần thiết cho người mới bắt đầu và người sử dụng có kinh nghiệm để bắt đầu một cách nhanh chóng

KIT STM32F4 Discovery được dùng để làm Server cho hệ thống có thể xử lí được các thông tin nhận về từ các Sub, đồng thời xử lí các lệnh điều khiển của người sử dụng một cách tối ưu nhất, với độ trễ thấp nhất

- Có các chân cung cấp điện: 3V và 5V

- LIS302DL, cảm biến chuyển động ST MEMS, 3 trục đầu ra gia tốc kỹ thuật số

- MP45DT02, cảm biến âm thanh ST MEMS, micro kỹ thuật số đa hướng

- CS43L22, âm thanh DAC với việc tích hợp trình điều khiển load lớp D

- 8 LED:

 LD1 (LED) (đỏ / xanh) cho giao tiếp USB( Univeral Serial Bus)

 LD2 (LED) ( đỏ) cho nguồn vào 3.3V

 4 LED: LD3 (cam), LD4 (xanh lá), LD5 (đỏ), LD6 (xanh dương)

 LED USB OTG LD7 ( xanh lá) Vbus và LD8 (đỏ) quá dòng

- nút bấm ( user và reset)

- USB OTG Với kết nối micro-AB

- Phần header mở rộng cho tất cả các I/O kết nối nhanh chóng để tạo mẫu bảng và

dễ dàng thăm dò

b Mô tả chức năng USART

Bất kỳ giao tiếp USART [18] 2 chiều nào cũng cần ít nhất là 2 chân: Receive Data

In (RX) và Transmit Data Out (TX)

- Chân RX: Là chân nhận dữ liệu nối tiếp Kỹ thuật lấy mẫu Oversampling được

sử dụng để phục hồi dữ liệu bằng cách tách biệt giữa dữ liệu hợp lệ và nhiễu

- Chân TX: Là chân ngõ ra truyền dữ liệu Khi không được sử dụng thì nó trở thành một chân I/O bình thường Khi chế độ truyền phát dữ liệu được kích hoạt

và không có dữ liệu để truyền đi thì chân TX ở mức logic cao

- Thông qua các chân đó, dữ liệu nối tiếp sẽ được truyền và nhận ở chế độ USART thông thường, có cấu trúc bao gồm:

- Một tín hiệu trống trước khi truyền và nhận

- Một bit start

- Một từ dữ liệu (8 hoặc 9 bit), bit tối thiểu có nghĩa (LSB) truyền đầu tiên

- 0.5, 1, 1.5, 2 bit dừng (stop bit) báo hiệu kết thúc khung truyền

- Giao diện này sử dụng một hệ thống phát tỉ lệ tốc độ Baud với 12 bit định giá trị

và 4 bit thấp

- Một thanh ghi trạng thái (USART_SR)

- Một thanh ghi dữ liệu (USART_DR)

- Một thanh ghi tỉ lệ tốc độ Baud (USART_BRR) - 12 bit định giá trị và 4 bit thấp

- Một thanh ghi Guardtime (USART_GTPR) sử dụng trong chế độ Smartcard

- Các chân sau đây sử dụng trong chế độ đồng bộ:

- SCLK: Ngõ ra xung truyền Chân này dùng để phát xung đồng hồ cho việc truyền dữ liệu đồng bộ, thiết bị phát xung này sẽ là thiết bị SPI chủ (không có xung đồng hồ ở start bit và stop bit, và một chương trình sẽ tự động gửi một xung đồng hồ ở bit dữ liệu cuối cùng) Đối với dữ liệu song song có thể nhận đồng bộ trên chân RX Nó có thể được dùng để điều khiển các thiết bị ngoại vi có thanh ghi dịch (ví dụ điều khiển màn hình LCD) Pha xung đồng hồ và cực tính của nó được lập trình bởi phần mềm Trong chế độ thẻ thông minh, chân SCLK có thể cung cấp xung đồng hồ đến thẻ

- Các chân sau đây được dùng để điều khiển lưu lượng phần cứng:

- nCTS: Xóa để gửi khối dữ liệu truyền tại cuối của dòng truyền khi ở mức cao

- nRTS: Yêu cầu gửi báo hiệu rằng USART đã sẵn sàng nhận dữ liệu (khi ở mức thấp)

c Board mở rộng Ethernet sử dụng chip DP83848CVV qua cổng giao tiếp HR981137A

- Để KIT STM32F4 Discovery giao tiếp với môi trường internet, nhóm nhóm sử dụng một broad mở rộng có cổng ethernet Broad mở rộng này do công ty TNHH Tầm Nhìn Thông Minh nghiên cứu và phát triển Nhờ vào cổng ethernet trên broad mở rộng này ta có thể kết nối hệ thống với modem ADSL, và từ đây ta có thể dễ dàng kết nối với internet Việc cấu hình hệ thống này dựa trên chuẩn Wifi

- Ta sử dụng một địa chỉ IP tĩnh cho cấu hình của KIT Ở đây nhóm đặt địa chỉ IP

là 192.168.2.123 Với dạng địa chỉ này bất kỳ thiết bị muốn kết nối với KIT để phải có địa chỉ IP dạng 192.168.2.xxx với 1 <= xxx <=255, x ≠123 Default gateway của KIT là 192.168.2.1

Hình 2.2: Kết nối Server

d.Các chức năng của Server

- Truy xuất bộ nhớ (đọc/ghi):Các thông tin về dữ liệu hệ thống sẽ được lưu lại trên Eeprom 24C16

- Gửi nhận tín hiệu (USART, Ethernet, SPI):Module XBEE giao tiếp với server qua giao tiếp USART, đồng thời server cũng giao tiếp với router qua cổng Ethernet để ra môi trường internet

- Lấy danh sách chi tiết các thiết bị:Việc lấy danh sách chi tiết của các thiết bị giúp cho server có thể cung cấp cho người dùng thông tin tổng quát của toàn bộ hệ thống, thiết bị nào đang hoạt động như thế nào Nhờ đó người dùng sẽ biết được tình trạng ngôi nhà của mình, cảm thấy yên tâm hơn khi đi xa

- Quản lý các sub (danh sách, xử lý đăng ký, hủy, reset, … ):Server chịu trách nhiệm của quản lí các Sub Với cơ chế quản lí của server, người dùng có thể dễ dàng bổ sung thêm các sub mới, hủy bỏ các Sub không cần thiết, hoặc reset các sub khi có sự cố xảy ra mà không cần tương tác trực tiếp với Sub

- Xử lý các yêu cầu điều khiển qua Ethernet:Người dùng quản lí hệ thống qua hai phương thức: dùng Web Browser truy cập hoặc dùng ứng dụng trên điện thoại thông minh sử dụng hệ điều hành Android Cả hai phương thức này đều sử dụng môi trường internet để kết nối tới Server Do đó Server có khả năng xử lý các lệ điều khiển qua Ethernet

2.2.2Giới thiệu về Zigbee

a Giới thiệu

ZigBee là một giao thức truyền thông bậc cao được phát triển dựa trên chuẩn truyền thông không dây IEEE 802.15.4 Là tập hợp các giao thức giao tiếp mạng không dây khoảng cách ngắn có tốc độ truyền dữ liệu thấp Các thiết bị không dây dựa trên

Zigbee được xuất phát từ cách truyền thông tin của các con ong mật đó là kiểu zag” của loài ong “honey-Bee” Cái tên Zigbee cũng được ghép từ 2 từ này

“zig-Tốc độ dữ liệu là 250kbpsở dải tần 2.4 GHz(toàn cầu), 40 kbps ở dải tần 915 MHz (Mỹ ,Nhật) và 20kbps ở dải tần 868 MHz (Châu Âu)

ZigBee thích hợp với những ứng dụng không đòi hỏi tốc độ truyền dữ liệu quá cao nhưng cần có mức độ bảo mật lớn và thời gian hoạt động dài Các mạng ad-hoc sử dụng sóng radio tương tự ZigBee đã được nghiên cứu từ những năm 1998-1999 khi giới khoa học bắt đầu nhận thấy Wifi và Bluetooth không phù hợp cho nhiều ứng dụng công nghiệp Tuy nhiên chỉ đến năm 2004, bộ tiêu chuẩn ZigBee mới chính thức được tạo dựng và thông qua bởi tổ chức ZigBee Alliance

Hình 2.3 : Logo của tổ chức ZigBee Alliance Mạng ZigBee được tạo ra nhằm phục vụ cho những ứng dụng yêu cầu giá thành và công suất thấp nhưng phải có khả năng linh động trong phạm vi rộng

bộ sạc, đồng thời các nút có thể hoạt động ở chế độ nghỉ (sleep mode) giúp tiết kiệm đáng kể năng lượng

- Khả năng hỗ trợ: chuẩn mở với nhiều nhà cung cấp, hỗ trợ nhiều ứng dụng và ngày càng được cải tiến, phát triển rộng rãi

Về mặt cấu trúc, Zigbee là giao thức dùng để kết nối tất cả các thiết bị vào một mạng lưới (network) Số lượng thiết bị trong một network gần như là không giới hạn (2^16) và số lượng network trong một khu vực cũng gần như không giới hạn (tối đa 2^16 network có thể được đặt lân cận nhau theo lý thuyết)

So sánh ZigBee với Bluetooth, Wifi:

Bảng 2.1: So sánh giữa Zigbee với BlueTooth, Wifi

Tần số 868MHz,915MHz,2.4GHz 2.4GHz 2.4GHz,5GHz

Tốc độ truyền 20-250Kbps 1-100Kbps 1-3Mbps

Khoảng cách 10-75m 30-100m 2-10m

Ứng dụng Giám sát và điều khiển Liên lạc,Web,

Email, Thay thế cáp nối Đặc điểm nổi

bật

Độ tin cậy cao,tiết kiệm năng lượng,tính mở rộng cao

Tốc cao,phạm

vi hoạt động xa

Dễkết nối,chất lượng tốt

Hình 2.4: So sánh các kỹ thuật không dây

2.2.2.3 Kiến trúc mạng Zigbee

Cũng giống như trong truyền thông công nghiệp, khi thực hiện một giao thức truyền thông, người ta thường phải dựa trên một mô hình kiến trúc chuẩn Bất kỳ một giao thức truyền thông nào đều có thể qui chiếu tới một lớp nào đó trong mô hình của kiến trúc tương ứng Trong truyền thông công nghiệp ta đã biết đến đó là mô hình qui chiếu OSI 7 lớp

Trong giao thức Zigbee, người ta cũng định nghĩa một kiến trúc giao tiếp, đó là kiến trúc Zigbee Có thể hiểu kiến trúc này cũng tương tự như kiến trúc OSI 7 lớp trong truyền thông công nghiệp

Hình 2.5: Kiến trúc của Zigbee Zigbee được xây dựng ở trên của hai lớp MAC ( Medium Access Control) và lớp vật lý PHY Lớp MAC và lớp PHY được định nghĩa theo chuẩn IEEE 802.15.4 dành cho các ứng dụng WPAN tốc độ thấp Sau đó ZigBee Alliance đã định nghĩa thêm 4 thành phần chính: tầng mạng, tầng ứng dụng, đối tượng thiết bị ZigBee (ZigBee device objects – ZDO) và các đối tượng người dùng (cho phép tùy biến theo từng ứng dụng) Trong đó, việc thêm vào các ZDO chính là cải tiến đáng kể

c Thành phần mạng

- Trước hết chúng ta tìm hiểu các thuật ngữ:

 Full-function devices (FFDs): là những thiết bị hỗ trợ đầy đủ các chức năng theo chuẩn của IEEE 802.15.4 và có thể đảm nhận bất cứ vai trò nào trong hệ thống FFD có thể hoạt động trong ba trạng tháinhư có thể hoạt động như một Coordinator, Router hoặc End Device

 Reduced-function devices (RFDs): là những thiết bị giới hạn một số chức năng (chỉ giao tiếp được với FFDs, áp dụng cho các ứng dụng đơn giản, không yêu cầu gửi lượng lớn dữ liệu như tắt, mở đèn) với chi phí thấp hơn và phức tạp hơn RFD chỉ có thể đóng vai trò End Device trong một mạng ZigBee

- Một mạng tối thiểu phải có một thiết bị FFD, một FFD có thể làm việc với nhiều RFD hay nhiều FFD trong khi một RFD chỉ có thể làm việc với một FFD

- Một mạng kiểu ZigBee gồm có 3 loại thiết bị:

Hình 2.6: Các thiết bị trong mô hình mạng Zigbee

 ZC (Zigbee Coordinator): đây là thiết bị gốc có khả năng quyết định kết cấu mạng, quy định cách đánh địa chỉ và lưu giữ bảng địa chỉ Mỗi mạng chỉ có duy nhất một Coordinator và nó cũng là thành phần duy nhất có thể truyền thông với các mạng khác

 ZR (Zigbee Router): có các chức năng định tuyến trung gian truyền dữ liệu, phát hiện và lập bản đồ các nút xung quanh, theo dõi, điều khiển, thu thập dữ liệu như nút bình thường Các router thường ở trạng thái hoạt động (active mode) để truyền thông với các thành phần khác của mạng

 ZED (Zigbee End Devide):các nút này chỉ truyền thông với Coordinator hoặc Router ở gần nó, chúng được coi như điểm cuối của mạng và chỉ có nhiệm vụ hoạt động/đọc thông tin từ các thành phần vật lý ZED có kết cấu đơn giản và

thường ở trạng thái nghỉ (sleep mode) để tiết kiệm năng lượng Chúng chỉ được "đánh thức" khi cần nhận hoặc gửi một thông điệp nào đó

d Mô hình mạng

Các node mạng trong một mạng Zigbee có thể liên kết với nhau theo cấu trúc mạng hình sao (Star), lưới (Mesh), cấu trúc bó cụm hình cây (Tree) Sự đa dạng về cấu trúc mạng này cho phép công nghệ Zigbee được ứng dụng một cách rộng rãi

Có 3 cấu hình mạng cơ bản, tùy vào từng ứng dụng cụ thể mà người ta thiết lập mạng theo các cấu hình khác nhau:

Hình 2.7: Các mô hình mạng Zigbee

- Mạng hình sao (star topology)

Mạng hình sao còn được gọi là point-to-point (one-hop) Mỗi mạng hình sao đều

phải có một chỉ số nhận dạng cá nhân được gọi là PAN ID (PAN identifier), chỉ số này là duy nhất mà không được sử dụng bởi bất kỳ mạng khác trong phạm vi ảnh hưởng của nó – khu vực xung quanh thiết bị mà sóng radio của nó có thể giao tiếp thành công với các thiết bị phát radio khác Nói cách khác nó đảm bảo rằng PAN ID

mà nó chọn không được sử dụng bởi bất kỳ mạng nào gần đấy, cho phép mạng này

có thể hoạt động một cách độc lập Khi đó cả FFD và RFD đều có thể kết nối với bộ điều phối mạng PAN Các node trong mạng PAN chỉ có thể kết nối với bộ điều phối mạng PAN vì thế mạng này là mạng tập trung, mọi node mạng đều phải thông qua

ZC nên ZC sẽ tiêu tốn nhiều năng lượng hơn các node mạng khác và mạng có tầm

các ứng dụng có tầm nhỏ như tự động hóa nhà, thiết bị ngoại vi cho máy tính, đồ chơi và games

Hình 2.8: Mô hình mạng sao

- Mạng hình lưới (Mesh topology)

Mạng lưới còn được gọi là peer-to-peer (multi-hop) Kiểu cấu trúc mạng này cũng

có một bộ điều phối mạng PAN Thực chấtđây là kết hợp của hai kiểu cấu trúc mạng hình sao và mạng ngang hang Mạng mắt lưới không tập trung cao độ như mạng hình sao, thay vào đó là các kết nối điểm - điểm nằm trong tầm phủ sóng của các điểm mạng.Mạng hoạt động theo chế độ ad-hoc cho phép chuyển tiếp nhiều chặng qua trung gian là các ZR Mạng này có thể hoạt động trong tầm rất rộng lớn, tuy nhiên rất khó khăn để giảm thiểu phức tạp trong việc liên kết bất cứ điểm - điểm nào trong mạng do đó khó có thể đảm bảo thời gian truyền tối thiểu được Các ứng dụng của cấu trúc này có thể ứng dụng trong đo lường và điều khiển, mạng cảm biến không dây, theo dõi cảnh báo và kiểm kê (cảnh báo cháy rừng)

Hình 2.9: Mô hình mạng lưới

- Mạng hình cây (cluster tree topology)

Cấu trúc này là một dạng đặc biệt của cấu trúc mắt lưới trong đó đa số thiết bị là FFD và một RFD có thể kết nối vào hình cây như một node rời rạc ở điểm cuối của nhánh cây Bất kỳ một FFD nào cũng có thể hoạt động như là một coordinator và cung cấp tín hiệu đồng bộ cho các thiết bị và các coordinator khác vì thế mà cấu trúc mạng kiểu này có quy mô phủ sóng và tầm mở rộng cao Trong loại cấu hình này mặc dù có thể có nhiều coordinator nhưng chỉ có duy nhất một bộ điều phối

mạng PAN.Các ZR định hình các nhánh và tiếp nhận tin Các ZED hoạt động như những chiếc lá và không tham gia vào việc định tuyến

Mạng hình cây hứa hẹn sẽ đem về ưu điểm của hai mạng trên: mạng hình sao

(khảnăng đồng bộ, đường truyền tin cậy nhờ vào chế độ GTS) và mạng mắt

lưới(giãn về khoảng cách địa lý, tầm hoạt động rất rộng)

Tất cả module XBee đều có được sử dụng với số lượng tối thiểu là 4 của các kết nối

- điện (3,3 V), đất, dữ liệu vào và dữ liệu ra (UART), với đường dây khác được đề nghị là Reset và Sleep Ngoài ra, hầu hết các module XBee có những kiểm soát lưu lượng khác, I/O, A/D và các dòng chỉ được xây dựng nhập

Một phiên bản mới của XBee có thể lập trình có một bộ xử lý khác tích hợp cho code của người sử dụng XBee có thể lập trình và một bề mặt mới lắp (SMT) phiên bản của các radio XBee cả hai đã được giới thiệu trong năm 2010

Hình 2.11: Module XBee Như đã trình bày ở trên hệ thống nhóm sử dụng mạng Zigbee cho việc giao tiếp giữa các Sub với Server Zigbee là một mô hình mạng tương đối mới, có các đặc điểm kỹ thuật phù hợp hệ thống Smarthome của nhóm:

- Module XBee sử dụng năng lượng ít hơn

- Có thể hoạt động liên tục trong một thời gian dài, không gây ra các yếu tốt vật lí như tỏa nhiệt

- Cơ chế bảo mật mạnh, an toàn

f Cấu hình XBee

Chính vì XBee mang thương hiệu Digi International nên để cấu hình XBee cũng sử dụng chương trình mang tên X-CTU được cũng cấp từ hãng

Hình 2.12: Giao diện khởi động của X-CTU Khi kết nối một thiết bị XBee vào computer thì chương trình sẽ nhận ra thiết bị ở dòng “USB Serial Port (COM5)” trong hình Bên cạnh đó chương trình còn thể hiện các thông số đặc trưng cho chế độ truyền dữ liệu nối tiếp như baud, data bits, stop bits, …Sau đó là các tab Range Test để kiểm tra khoảng cách kết nối giữa các thiết

bị

Hình 2.13: Giao diện khởi động của X-CTU Tab Modem Configuration để cấu hình cho XBee Sau khi bấm “Read” thì các thông số về XBee đó sẽ đƣợc đọc và thể hiện ra

Mỗi loại XBee thuộc các modem khác nhau và các version khác nhau Nếu chương trình không nhận ra được XBee đó thì phải cập nhật các phiên bản mới nhất Trong phần Function Set thì xác lập vai trò và kiểu giao tiếp của XBee XBee có thể đóng vai trò là coordinator hay router hay end divice và các kiểu giao tiếp là at, api, analog io hoặc digital io tùy thuộc vào vai trò của XBee

Cấu hình một thiết bị lò coordinator at và một thiết bị là router at Tạo ID mạng là

777 (có thể chọn số khác trong vòng 16bit) và các thiết bị nào muốn tham gia mạng này phải đặt ID giống với coordinator Ở phần addressing phần địa chỉ đích sẽ là tương ứng giữa 2 thiết bị Sau đó chọn “Write” để ghi cấu hình xuống thiết bị

Hình 2.15: Giao diện khởi động của X-CTU

Sau khi cấu hình xong có thể chuyển sang tab Terminal để kiểm tra thiết lập

Hình 2.16: Giao diện khởi động của X-CTU

g.Sub

- Khái niệm: Sub đƣợc xem nhƣ một bộ lý xử nhỏ đƣợc đặt ở từng phòng hoặc từng khu vực Nhiệm vụ chính của Sub là xử lý các lệnh điều khiển của Server gửi xuống Đồng thời cung cấp thông tin về nhiệt độ, trạng thái cúa các thiết bị

Hình 2.17: Sơ đồ thiết kế chi tiết của Sub trên Proteus

- Sơ đồ giải thuật của Sub

Start

Kiểm tra ID trong bộ nhớ

có hay không?

- Gửi tín hiệu kích hoạt

- Load danh sách thiết bị và phục hồi trạng thái

Hình 2.18: Sơ đồ xử lý khi cấp nguồn tại Sub

- Giao tiếp giữa Server với Sub và ngược lại

Bảng 2.2: Tương tác khởi tạo kết nối giữa Sub và Main

Gửi tín hiệu kết nối

Nhận tín hiệu, xem xét và phát Id cho thiết bị

Lưu ID, gửi tín hiệu kích hoạt

Nhận tín hiệu kích hoạt, lưu trạng thái

Chờ nhận lệnh từ main

Bảng 2.3 : Tín hiệu truyền thông giữa Server và Sub BẢNG CÁC LỆNH CHÍNH

Tín hiệu Tên lệnh Mô tả Tham số Main Sub

1 Đăng ký Tín hiệu đăng ký Không X

2 OK Tín hiệu thành công Không X

3 ERROR Tín hiệu thất bại Không X

4 Login Tín hiệu khi sub đăng nhập

thành công

Không X

5 Get Tín hiệu lấy thông tin Có X

6 Set Tín hiệu đặt thông tin Có X

7 Disable Vô hiệu hóa Không X

8 Reset sub Reset lại sub Không X

9 Change id Đổi id cho sub Có X

2.1.3 Giới thiệu về mạng WIFI

a Giới thiệu

Mạng WIFI là một hệ thống thông tin liên lạc dữ liệu linh hoạt được thực hiện như phần mở rộng, hoặc thay thế cho mạng LAN hữu tuyến trong nhà hoặc trong các cơ quan Sử dụng sóng điện từ, mạng WIFI truyền và nhận dữ liệu qua khoảng không, tối giản nhu cầu cho các kết nối hữu tuyến Như vậy, mạng WIFI kết nối dữ liệu với người dùng lưu động, và thông qua cấu hình được đơn giản hóa, cho phép mạng LAN di động

Các năm qua, mạng WIFI được phổ biến mạnh mẽ trong nhiều lĩnh vực, từ lĩnh vực chăm sóc sức khỏe, bán lẻ, sản xuất, lưu kho, đến các trường đại học Ngành công nghiệp này đã kiếm lợi từ việc sử dụng các thiết bị đầu cuối và các máy tính notebook để truyền thông tin thời gian thực đến các trung tâm tập trung để xử lý Ngày nay, mạng WIFI đang được đón nhận rộng rãi như một kết nối đa năng từ các doanh nghiệp Lợi tức của thị trường mạng WIFI ngày càng tang

b.Các ứng dụng của Mạng WIFI

Mạng WIFI là kỹ thuật thay thế cho mạng LAN hữu tuyến, nó cung cấp mạng cuối cùng với khoảng cách kết nối tối thiều giữa một mạng xương sống và mạng trong nhà hoặc người dùng di động trong các cơ quan Sau đây là các ứng dụng phổ biến của WIFI thông qua sức mạnh và tính linh hoạt của mạng WIFI:

- Trong các bệnh viện, các bác sỹ và các hộ lý trao đổi thông tin về bệnh nhân một cách tức thời, hiệu quả hơn nhờ các máy tính notebook sử dụng công nghệ mạng WIFI

- Các đội kiểm toán tư vấn hoặc kế toán hoặc các nhóm làm việc nhỏ tăng năng suất với khả năng cài đặt mạng nhanh

- Nhà quản lý mạng trong các môi trường năng động tối thiểu hóa tổng phí đi lại,

bổ sung, và thay đổi với mạng WIFI, do đó giảm bớt giá thành sở hữu mạng LAN

- Các cơ sở đào tạo của các công ty và các sinh viên ở các trường đại học sử dụng kết nối không dây để dễ dàng truy cập thông tin, trao đổi thông tin, và nghiên cứu

- Các nhà quản lý mạng nhận thấy rằng mạng WIFI là giải pháp cơ sở hạ tầng mạng lợi nhất để lắp đặt các máy tính nối mạng trong các tòa nhà cũ

- Nhà quản lý của các cửa hàng bán lẻ sử dụng mạng không dây để đơn giản hóa

- Các nhân viên văn phòng chi nhánh và triển lãm thương mại tối giản các yêu cầu cài đặt bằng cách thiết đặt mạng WIFI có định cấu hình trước không cần các nhà quản lý mạng địa phương hỗ trợ

- Các công nhân tại kho hàng sử dụng mạng WIFI để trao đổi thông tin đến cơ sở

dữ liệu trung tâm và tăng thêm năng suất của họ

- Các nhà quản lý mạng thực hiện mạng WIFI để cung cấp dự phòng cho các ứng dụng trọng yếu đang hoạt động trên các mạng nối dây

- Các đại lý dịch vụ cho thuê xe và các nhân viên nhà hàng cung cấp dịch vụ nhanh hơn tới khách hàng trong thời gian thực

- Các cán bộ cấp cao trong các phòng hội nghị cho các quyết định nhanh hơn vì họ

sử dụng thông tin thời gian thực ngay tại bàn hội nghị

c Các lợi ích của mạng WIFI

Độ tin tưởng cao trong nối mạng của các doanh nghiệp và sự tăng trưởng mạnh mẽ của mạng Internet và các dịch vụ trực tuyến là bằng chứng mạnh mẽ đối với lợi ích của dữ liệu và tài nguyên dùng chung Với mạng WIFI, người dùng truy cập thông tin dùng chung mà không tìm kiếm chỗ để cắm vào, và các nhà quản lý mạng thiết lập hoặc bổ sung mạng mà không lắp đặt hoặc di chuyển dây nối Mạng WIFI cung cấp các hiệu suất sau: khả năng phục vụ, tiện nghi, và các lợi thế về chi phí hơn hẳn các mạng nối dây truyền thống

- Khả năng lưu động cải thiện hiệu suất và dịch vụ: Các hệ thống mạng WIFI cung cấp sự truy cập thông tin thời gian thực tại bất cứ đâu cho người dùng mạng trong tổ chức của họ Khả năng lưu động này hỗ trợ các cơ hội về hiệu suất và dịch vụ mà mạng nối dây không thể thực hiện được

- Đơn giản và tốc độ nhanh trong cài đặt: Cài đặt hệ thống mạng WIFI nhanh và dễ dàng và loại trừ nhu cầu kéo dây qua các tường và các trần nhà

- Linh hoạt trong cài đặt: Công nghệ không dây cho phép mạng đi đến các nơi mà mạng nối dây không thể

- Giảm bớt giá thành sở hữu: Trong khi đầu tư ban đầu của phần cứng cần cho mạng WIFI có giá thành cao hơn các chi phí phần cứng mạng LAN hữu tuyến, nhưng chi phí cài đặt toàn bộ và giá thành tính theo tuổi thọ thấp hơn đáng kể Các lợi ích về giá thành tính theo tuổi thọ là đáng kể trong môi trường năng động yêu cầu thường xuyên di chuyển, bổ sung, và thay đổi