XÂY DỰNG MÔ HÌNH NHÀ THÔNG MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VĨNH LONG
KHOA CÔNG NGHỆ THƠNG TIN

BÁO CÁO INTERNET VẠN VẬT

XÂY DỰNG MƠ HÌNH NHÀ THÔNG MINH
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Sinh viên thực hiện:
Họ tên: Đào Trí Minh Tân
MSSV: 19004178
Họ tên: Nguyễn Thanh Toàn
MSSV: 19004215
Họ tên: Đỗ Minh Trung
MSSV: 19004221
 
Họ tên: Đổ Minh Trung
MSSV: 19004221
 

Vĩnh Long, năm 2021


MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU......................................................................................................................................................2
A. GIỚI THIỆU...................................................................................................................................................3
I.
II.

LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI:.........................................................................................................................3
MỤC TIÊU ĐẠT ĐƯỢC:...................................................................................................................3

B. TÌM HIỂU MƠ HÌNH NHÀ THƠNG MINH.............................................................................................3
I. Khái niệm......................................................................................................................................................3
II. Lợi ích..........................................................................................................................................................4
C. CÁC LOẠI GIAO THỨC TRONG MƠ HÌNH NHÀ THƠNG MINH...................................................4
I. Giao thức I2C...............................................................................................................................................4
II. Tín hiệu Analog...........................................................................................................................................6
III. Blynk...........................................................................................................................................................7
D. THIẾT KẾ LẮP ĐẶT.....................................................................................................................................9

1


LỜI NÓI ĐẦU
“Internet of things” (IoT) đang trở thành một chủ đề ngày
càng được nhắc đến nhiều trong các cuộc nói chuyện kể cả ở cơng
sở và những nơi khác. IoT khơng chỉ có khả năng ảnh hưởng đến
cách chúng ta sống mà còn tới cách chúng ta làm việc. Nhưng thật
ra chính xác IoT là gì và những sự tác động của nó đến cuộc sống
của bạn như thế nào , nếu có ? Có rất nhiều vấn đề phức tạp xung
quanh “ Internet of things” nhưng bài viết này chỉ nêu lên những
điểm cơ bản nhất. Đã có rất nhiều buổi hội thảo cơng nghệ và chính
sách liên quan nhưng rất nhiều người chỉ đang cố gắng nắm về nền
tảng của nó.
Internet băng thơng rộng ngày càng phổ biến hơn, chi phí thì
giảm xuống, nhiều thiết bị hơn với khả năng phát wifi và cảm biến
bên trong , giá thành công nghệ giảm xuống , điện thoại thông
minh tràn ngập. Tất cả những thứ đó đang tạo ra “cơn bão hoàn
hảo” cho IoT.
Khái niệm về IoT là việc kết nối bất cứ thiết bị nào có cơng
tắc tắt / mở tới Internet ( và / hoặc tới thiết bị khác ) . Bao gồm tất

cả mọi thứ từ điện thoại di động , đèn bàn , những vật có thể mang
được và tất cả các loại thiết bị khác mà bạn có thể nghĩ tới. Ngồi
ra khái niệm này còn được triển khai cho những bộ phận của máy
móc , ví dụ về động cơ của một chiếc máy bay phản lực hoặc là mũi
khoan của dàn khoan dầu . Như đã đề cập ở trên , nếu cái gì đó có
cơng tắc tắt / mở thì nó có rất nhiều cơ hội trở thành một phần của
IoT. Phân tích viên của cơng ty Gartner nói rằng cho tới 2020 sẽ có
nhiều hơn 26 tỷ thiết bị kết nối vào… Có rất nhiều kết nối ( một vài
khía cạnh khác cho rằng cịn có thể nhiều hơn số lượng tiên đốn
đó trên 100 tỷ ) . IoT là một mạng khổng lồ để kết nối “tất cả mọi
thứ “( thậm chí cả con người ) . Mối quan hệ sẽ là người – người ,
người – vật , và vật – vật.

2


XÂY DỰNG MƠ HÌNH NHÀ THƠNG MINH

A. GIỚI THIỆU
I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI:
Muốn tự thiết kế riêng một hệ thống thông minh cho ngôi nhà của
bản thân
II. MỤC TIÊU ĐẠT ĐƯỢC:
Áp dụng những kiến thức đã được học để xây dựng hồn chình mơ
hình nhà thơng minh
B. TÌM HIỂU MƠ HÌNH NHÀ THƠNG MINH
I. Khái niệm
Nhà thơng minh (tiếng Anh: home automation, domotics, smart home hoặc
Intellihome) là kiểu nhà được lắp đặt các thiết bị điện, điện tử có thể được điều khiển
3

hoặc tự động hoá hoặc bán tự động, thay thế con người trong thực hiện một hoặc một
số thao tác quản lý, điều khiển.
Hệ thống điện tử này giao tiếp với người dùng thông qua bảng điện tử đặt trong
nhà, ứng dụng trên điện thoại di động, máy tính bảng hoặc một giao diện web. Trong
nhà thông minh, đồ dùng trong nhà từ phòng ngủ, phòng khách đều gắn các bộ điều
khiển điện tử có thể kết nối với Internet và điện thoại di động, cho phép chủ nhân
điều khiển vật dụng từ xa hoặc lập trình cho thiết bị ở nhà hoạt động theo lịch.
Các thiết bị này có thể tự đưa ra cách xử lý tình huống được lập trình trước, hoặc
là được điều khiển và giám sát từ xa.
II. Lợi ích
Tăng thêm sự an tồn cho gia đình và ngơi nhà.
Có thể kiểm sốt, điều khiển chiếu sáng và các thiết bị điện
Quan sát ngôi nhà qua điện thoại
Gia tăng tiện nghi thông qua việc hiệu chỉnh nhiệt độ điều hịa
Tiết kiệm chi phí và thời gian

C. CÁC LOẠI GIAO THỨC TRONG MƠ HÌNH NHÀ THƠNG MINH
I. Giao thức I2C

I2C (Inter-Integrated Circuit) là một giao thức giao tiếp được phát triển
bởi Philips Semiconductors để truyền, nhận dữ liệu giữa một hoặc có thể nhiều
Master – được xem như là các thiết bị điều khiển trung tâm với một hoặc nhiều
Slave – được xem như là các ngoại vi trên cùng một hệ thống thông qua hai
đường truyền tín hiệu.

4

Các thiết bị kết nối với bus I2C được phân thành hai loại: master và slave.
Trong đó, master sở hữu quyền kiểm soát để thực hiện đưa ra yêu cầu đến các
slave, còn slave là một thiết bị đáp ứng các yêu cầu từ master. Như hình minh
họa ở trên, master thông thường là các vi điều khiển, slave sẽ là các ngoại vi
như cảm biến nhiệt độ, LCD driver, EEPROM,…
Đặc điểm
 Chỉ cần có hai đường bus (dây) chung để điều khiển bất kỳ thiết bị / IC
nào trên mạng I2C
 Không cần thỏa thuận trước về tốc độ truyền dữ liệu như trong giao tiếp
UART. Vì vậy, tốc độ truyền dữ liệu có thể được điều chỉnh bất cứ khi
nào cần thiết
 Cơ chế đơn giản để xác thực dữ liệu được truyền
 Sử dụng hệ thống địa chỉ 7 bit để xác định một thiết bị / IC cụ thể trên bus
I2C
 Các mạng I2C dễ dàng mở rộng. Các thiết bị mới có thể được kết nối đơn
giản với hai đường bus chung I2C
Cách thức hoạt động
5


Với I2C, dữ liệu được truyền trong các tin nhắn. Tin nhắn được chia thành
các khung dữ liệu. Mỗi tin nhắn có một khung địa chỉ chứa địa chỉ nhị phân của
địa chỉ slave và một hoặc nhiều khung dữ liệu chứa dữ liệu đang được truyền.
Thông điệp cũng bao gồm điều kiện khởi động và điều kiện dừng, các bit đọc /
ghi và các bit ACK / NACK giữa mỗi khung dữ liệu:

 Điều kiện khởi động (Start Condition): Đường SDA chuyển từ mức điện
áp cao xuống mức điện áp thấp trước khi đường SCL chuyển từ mức cao
xuống mức thấp.
 Điều kiện dừng (Stop Condition): Đường SDA chuyển từ mức điện áp

thấp sang mức điện áp cao sau khi đường SCL chuyển từ mức thấp lên
mức cao.
 Khung địa chỉ (Address Frame): Một chuỗi 7 hoặc 10 bit duy nhất cho
mỗi slave để xác định slave khi master muốn giao tiếp với nó.
 Bit Đọc / Ghi (Read/Write Bit): Một bit duy nhất chỉ định master đang
gửi dữ liệu đến slave (mức điện áp thấp) hay yêu cầu dữ liệu từ nó (mức
điện áp cao).
 Bit ACK / NACK: Mỗi khung trong một tin nhắn được theo sau bởi một
bit xác nhận / không xác nhận. Nếu một khung địa chỉ hoặc khung dữ liệu
được nhận thành công, một bit ACK sẽ được trả lại cho thiết bị gửi từ
thiết bị nhận
II. Tín hiệu Analog

Tín hiệu analog hay tín hiệu tương tự là bất kỳ tín hiệu liên tục nào có
tính năng thay đổi thời gian (biến) của tín hiệu là đại diện cho một số lượng
6


thay đổi thời gian khác, nghĩa là tương tự với tín hiệu thay đổi thời gian khác.
Ví dụ, trong tín hiệu âm thanh analog, điện áp tức thời của tín hiệu thay đổi liên
tục theo áp suất của sóng âm. Nó khác với tín hiệu số, trong đó đại lượng liên
tục là biểu diễn của một chuỗi các giá trị rời rạc, chỉ có thể đảm nhận một trong
số các giá trị hữu hạn. Thuật ngữ tín hiệu tương tự thường đề cập đến tín hiệu
điện tử; tuy nhiên, cơ khí, khí nén, thủy lực, lời nói của con người và các hệ
thống khác cũng có thể truyền tải hoặc được coi là tín hiệu tương tự.

Một sớ ứng dụng của tín hiệu Analog
Ứng dụng trong việc điều khiển thiết bị phụ tải, phụ thuộc vào điện áp cao.
Điện áp thay đổi cao hoặc thấp đều phải theo dõi quá trình. Trong những trường
hợp này thì việc điều khiển thiết bị phụ tải là rất quan trọng. Khi sự cố q áp

50 V thì báo cịi và đèn, đồng thời thì hiện thị thơng số lên bảng led lớn. Thì tín
hiệu điện áp như VAC được chuyển đổi về dạng analog và truyền tải cho thiết bị
hiện thị và điều khiển.
III. Blynk
Khái niệm
Blynk là một nền tảng với các ứng dụng iOS và Android để điều khiển
Arduino, Raspberry Pi và các ứng dụng tương tự qua Web.
7


Nó là một bảng điều khiển kỹ thuật số nhờ đó bạn có thể xây dựng giao
diện đồ họa cho dự án của mình bằng cách kéo và thả các widget.
Việc thiết lập mọi thứ rất đơn giản và bạn sẽ bắt đầu sau chưa đầy 5 phút.
Blynk không bị ràng buộc với một số bo hoặc defend cụ thể. Thay vào đó,
nó hỗ trợ phần cứng mà bạn lựa chọn. Cho dù Arduino hoặc Raspberry Pi của
bạn được liên kết với Web qua Wi-Fi, Ethernet hoặc chip ESP8266, Blynk sẽ
giúp bạn on-line và sẵn sàng cho IoT.
Cách hoạt động của Blynk

Blynk được thiết kế cho IoT. Nó có thể điều khiển phần cứng từ xa, nó có
thể hiển thị dữ liệu cảm biến, nó có thể lưu trữ dữ liệu, trực quan hóa và làm
nhiều thứ hay ho khác.
Có ba thành phần chính trong nền tảng:
Ứng dụng Blynk – cho phép bạn tạo giao diện cho các dự án của mình
bằng cách sử dụng các widget khác nhau.
Blynk Server – chịu trách nhiệm về tất cả các giao tiếp giữa điện thoại
thơng minh và phần cứng. Bạn có thể sử dụng Blynk Cloud hoặc chạy cục bộ
8

máy chủ Blynk riêng của mình. Nó là mã nguồn mở, có thể dễ dàng xử lý hàng
nghìn thiết bị và thậm chí có thể được khởi chạy trên Raspberry Pi.
Thư viện Blynk – dành cho tất cả các nền tảng phần cứng phổ biến – cho
phép giao tiếp với máy chủ và xử lý tất cả các lệnh đến và lệnh đi.
Mỗi khi bạn nhấn một nút trong ứng dụng Blynk, thông điệp sẽ truyền đến
không gian của đám mây Blynk, và tìm đường đến phần cứng của bạn.
Blink yêu cầu những gì?
 Phần cứng.
Arduino, Raspberry Pi hoặc một bộ phát triển tương tự.
Blynk hoạt động qua Web. Điều này có nghĩa là phần cứng bạn chọn
phải có thể kết nối với web. Một số bo, như Arduino Uno sẽ cần
Ethernet hoặc Wi-Fi Defend để giao tiếp, những bo khác đã được hỗ
trợ Web: như ESP8266, Raspberri Pi với WiFi dongle, Particle Photon
hoặc SparkFun Blynk Board. Ngay cả khi bạn khơng có defend, bạn
có thể kết nối nó qua USB với máy tính xách tay hoặc máy tính để
bàn. Điều thú vị là danh sách phần cứng hoạt động với Blynk rất lớn
và sẽ tiếp tục tăng lên.
 Một chiếc điện thoại thông minh.

9


D. THIẾT KẾ LẮP ĐẶT

Khai báo

10


Khi nhiệt độ nằm trong khoảng xác định thì sẽ bật motor và ngược lại

11


Khi phát hiện khí gas thì sẽ thơng báo qua loa

12


Kết nối Blynk:

13