NGHIÊN cứu, THIẾT kế và THI CÔNG mô HÌNH NHÀ THÔNG MINH

TÊN ĐỀ TÀI : NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH NHÀ THƠNG MINH
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Phước Thái, Nguyễn Kim Tuấn, Nguyễn Hữu Tuấn

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐẠI HỌC

NGÀNH : CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ VIỄN
THÔNG
ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ
HÌNH NHÀ THƠNG MINH

Người hướng dẫn: Ths. Phạm Thị Thảo Khương
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Phước Thái
Msv:1811505410129 Lớp: 18DT1
Nguyễn Kim Tuấn
Msv:1811505410242 Lớp: 18DT2
Nguyễn Hữu Tuấn
Msv:1811505410241 Lớp: 18DT2

Đà Nẵng, …../2022


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐẠI HỌC

NGÀNH : CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ VIỄN
THÔNG
ĐỀ TÀI :

ĐỀ TÀI : NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ THI
CƠNG MƠ HÌNH NHÀ THƠNG MINH

Người hướng dẫn: Ths. Phạm Thị Thảo Khương
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Phước Thái
Msv:1811505410129 Lớp: 18DT1
Nguyễn Kim Tuấn
Msv:1811505410242 Lớp: 18DT2
Nguyễn Hữu Tuấn
Msv:1811505410241 Lớp : 18DT2

Đà Nẵng, …../2022


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................

.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................

.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................

LỜI MỞ ĐẦU
Từ xưa đến nay, nhân loại đã không ngừng học hỏi, tìm tịi và nghiên cứu để tạo ra
những sản phẩm nhằm phục vụ cho sinh hoạt hằng ngày, những sản phẩm ấy luôn phát
triển theo hướng tự động hóa và ngày càng thơng minh để có thể phục vụ những nhu
cầu ngày càng cao của con người. Với xu hướng này, nhiều nước trên thế giới đã ứng
dụng khoa học kĩ thuật hiện đại để những thiết bị trong nhà có thể điều khiển một cách
tự động. Với sự ra đời của các hệ thống IoT khi mà mọi thiết bị có thể kết nối với nhau
đã giúp cho con người xây dựng được những căn nhà thơng minh có thể điều khiển một
cách dễ dàng thơng qua các sản phẩm thông minh.
Hiện nay ở Việt Nam, đã có khá nhiều tập đồn, cơng ty nghiên cứu về lĩnh vực này,
đây là một hướng đi sẽ là chủ đạo trong những năm tới. Với mong muốn được học tập,
nghiên cứu và vận dụng kiến thức đã được học trên giảng đường. Nhóm em đã lựa chọn
đề tài: “ Nghiên cứu, thiết kế và thi cơng mơ hình nhà thơng minh”.
Trong q trình thực hiện đề tài, dựa theo những kết quả đạt được bước đầu, dù đã
rất cố gắng tuy nhiên khơng tránh khỏi những thiếu sót và hạn chế nhất định. Vì vậy,
bọn em rất mong nhận được sự góp ý, bổ sung của các thầy cơ để đề tài được tối ưu và
hồn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!


TÓM TẮT
Tên đề tài: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH NHÀ THƠNG
MINH
Giảng viên hướng dẫn : ThS. Phạm Thị Thảo Khương
Sinh viên thực hiện :
- Nguyễn Phước Thái
- Nguyễn Hữu Tuấn
- Nguyễn Kim Tuấn

Mã SV : 1811505410129

Mã SV : 1811505410241
Mã SV : 1811505410242

Điện tử đang là ngành khoa học đa nhiệm, ngành điện tử đã đáp ứng được những
địi hỏi khơng ngừng của các ngành và lĩnh vực khác nhau cho đến nhu cầu thiết yếu
của con người trong cuộc sống hằng ngày. Một trong những ứng dụng quan trọng nhất
của điện tử là “wifi” , nó được ứng dụng nhiều trong các mơ hình smart home IOT, wifi
được ứng dụng vào nhiều trong công nghiệp và trong cuộc sống. với nhiều các ứng dụng
khác nhau cùng với những thiết bị điều khiển từ xa rất tinh vi và đạt được năng suất kinh
tế cao. Xuất phát từ ứng dụng đó chúng em đã quyết định chọn thực hiện và nghiên cứu
đề tài: “ Nghiên cứu, thiết kế và thi cơng mơ hình nhà thơng minh”.
Nội dung đề tài gồm các chương như sau:
Mở đầu :
- Đặt vấn đề
- Mục tiêu
- Phạm vi và đối tượng nghiên cứu
- Giới hạn
- Bố cục.
Chương 1 : Cơ sở lý thuyết :
- Tìm hiểu về IoT
- Tìm hiểu về Adruino UNO
- Tìm hiểu về ESP 8266
- Giới thiệu phần cứng
- Tìm hiểu về Web Server
- Tìm hiểu về Firebase
Chương 2: Sơ đồ khối và thuật toán
- Giới thiệu sơ đồ khối hệ thống
- Tính tốn và thiết kế hệ thống
Chương 3: Thi công
- Thi công sản phẩm

Chương 4: kết quả, nhận xét, đánh giá
- Kết quả
- Nhận xét
- Đánh giá


Mục đích nhóm muốn hướng đến sau khi sản phẩm hoàn thành là:
-

Hiểu được cách để điều khiển, giám sát các thiết bị điện tử trong nhà từ xa qua
App mobile, Webserver
Thiết kế được một Web Server để giám sát trên máy tính và di động.
Xây dựng được mơ hình mơ phỏng.
Cải thiện và nâng cao kỹ năng tìm kiếm những tài liệu chuyên nghành.


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Giảng viên hướng dẫn: Ths. Phạm Thị Thảo Khương
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Phước Thái Mã SV: 1811505410129
Nguyễn Hữu Tuấn Mã SV: 1811505410241
Nguyễn Kim Tuấn Mã SV: 1811505410242
1. Tên đề tài : NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH NHÀ

THÔNG MINH
2. Các tài liệu ban đầu:
Tài liệu ban đầu:
- Tìm hiểu các thơng tin qua các trang mạng, và tham khảo các tài liệu
- Tra cứu thông tin tin linh kiện
- Tài liệu về công nghệ IOT
- Cộng đồng arduino Việt Nam.
3. Những nội dung chính :
Tìm hiểu cũng như thiết kế và chế tạo hệ thống giám sát và điều khiển các thiết bị trong
nhà sử dụng thông qua Webserver, App Mobile.
Mở Đầu:
Trình bày về đặt vấn để dẫn nhập lý do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung nghiên cứu,
các giới hạn thông số và bố cục đổ án
Chương 1 : Cơ Sở Lý Thuyết
Trình bày về các lý thuyết có liên quan đến các vấn đề mà để tải sẽ dùng để thực
hiện thiết kế, thi cơng cho để tài.
Chương 2: Sơ đồ khối, thuật tốn
Thiết kế sơ đồ khối hệ thống, sơ đồ nguyên lý từng khối và tính tốn thiết kế mạch .
Chương 3: Thiết Kế và Thi Công
Giới thiệu tổng quan về các yêu cầu của đề tài mà mình thiết kế thiết kế gồm những
phần nào.
Trình bày cơ sở lí thuyết, các linh kiện, mạch in, quá trình thực hiện, lắp đặt hệ thống.
Vẽ lưu đồ thuật tốn, chương trình cho sản phẩm .
Chương 4: Kết quả, nhận xét, đánh giá


4. Các sản phẩm dự kiến
-

Hồn thành sản phẩm có thể giám sát đo các tham số yêu cầu đề ra.

Báo cáo tổng kết đồ án tốt nghiệp

5. Ngày giao đồ án: 05/03/2022
6. Ngày nộp đồ án: 20/1/2022
Đà Nẵng, ngày 05 tháng 01 năm2022
Trưởng Bộ môn

Người hướng dẫn


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

ĐỀ CƯƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Giảng viên hướng dẫn: Ths. Phạm Thị Thảo Khương
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Phước Thái Mã SV: 1811505410129
Nguyễn Hữu Tuấn Mã SV: 1811505410241
Nguyễn Kim Tuấn Mã SV: 1811505410242
1. Tên đề tài : NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH NHÀ
THƠNG MINH
Thời gian thực hiện: Từ ngày: 05/03/2022 đến ngày: 30/05/2022.

2. Mục tiêu
Với đề tài: “ Nghiên cứu, thiết kế và thi cơng mơ hình nhà thơng minh”, đây là
đề tài bước đầu tạo cơ sở nền tảng kiến thức cơ bản để từ đó tìm tịi phát triển ứng dụng
khác trong đời sống hằng ngày. Sau khi hoàn thành đồ án nhóm cần đạt các mục tiêu:
- Biết cách lập trình trên phần mềm Arduino IDE, biết được phương pháp để
điều khiển và giám sát thiết bị điện.
- Thiết kế được giao diện để quản lý và giám sát trên máy tính và di động.

- Xây dựng được mơ hình mơ giám sát điều khiển thiết bị điện trong ngơi nhà.
3. Nội dung chính
- Tạo giao diện dễ điều khiển cũng như dễ giám sát được hệ thống.
- Viết chương trình giao tiếp giữa các ngoại vi với vi điều khiển, truyền nhận từ
các khối với nhau ổn định và chính xác.
- Thiết kế và thi cơng mơ hình.
- Viết báo cáo.
4. Kết quả dự kiến đạt được
Nhóm mong muốn từ việc tìm hiểu cũng như thực hiện đề tài để đạt được một số
thành công nhất định, thiết kế được một mạch điều khiển đẹp và tối ưu và xây dựng
được mơ hình cụ thể :
- Hiểu và biết cách sử dụng được các cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng...
- Hiểu và biết sử dụng ESP8266.
- Hiểu và biết sử dụng Arduino UNO.
- Biết được những cách giao tiếp giữa Arduino Uno với ESP8266
- Tìm hiểu và xây dựng giao diện Webserver .


-

Tìm hiểu cách tạo, quản lý và sửa đổi dữ liệu được tạo từ ứng dụng ardroid,
webserver qua dịch vụ lưu trữ đám mây của Google Firebase
Điều khiển các thiết bị công suất nhỏ được thiết kế bởi mạch ứng dụng từ
Relay.
Thiết kế, chọn linh kiện để hoàn thiện được board mạch chính đủ áp và phù
hợp với yêu cầu đưa ra từ trước đó.
Thi cơng thành cơng mơ hình ngôi nhà thông minh.
Giám sát được các giá trị nhiệt độ, độ ẩm qua máy tính và di động, đồng thời
điều khiển các thiết bị điện trong nhà.
Lập trình cho hệ thống chạy ổn định qua nhiều lần kiểm tra.

Mô hình hoạt động ổn định.

5. Tiến độ thực hiện
TT

Thời gian

1

Tuần 1

2

Tuần 2

3

Tuần 3

Tìm hiểu đề tài

4

Tuần 4

Nghiên cứu nguyên lý hoạt động của đề
tài

5

Tuần 5

Vẽ sơ đồ nguyên lý, sơ đồ khối

6

Tuần 6

7

Tuần 7

8

Tuần 8

Thi công sản phẩm và lắp ráp mơ hình

9

Tuần 9

Thi cơng sản phẩm và lắp ráp mơ hình

10

Tuần 10

Thi cơng sản phẩm và lắp ráp mơ hình

11

Tuần 11

12

Tuần 12

Nội dung cơng việc
Gặp giảng viên hướng dẫn và trao đổi về
đề tài đồ án tốt nghiệp.
Viết đề cương và lịch trình thực hiện đồ
án tốt nghiệp.

Viết chương trình, kiểm tra các chức
năng điều khiển trên máy tính, di động.
Viết chương trình, kiểm tra các chức
năng điều khiển trên máy tính, di động.

Hồn thiện mơ hình, đóng gói hệ thống
và chạy thử nghiệm
Hồn thiện mơ hình, đóng gói hệ thống
và chạy thử nghiệm

Kết quả dự kiến đạt
được


13

Tuần 13

14

Tuần 14

15

Tuần 15

Chạy thử nghiệm và cân chỉnh toàn hệ
thống. Đánh giá kết quả đạt được, viết
báo cáo.
Chạy thử nghiệm và cân chỉnh toàn hệ
thống. Đánh giá kết quả đạt được, viết
báo cáo.
Chạy thử nghiệm và cân chỉnh toàn hệ
thống. Đánh giá kết quả đạt được, viết
báo cáo.
Đà Nẵng, ngày 05 tháng3 năm 2022.

BỘ MÔN DUYỆT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN

SINH VIÊN


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành được đề tài này, lời đầu tiên cho phép nhóm chúng em được gửi những

lời cảm ơn chân thành đến tất cả quý thầy cô trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Đà
Nẵng nói chung và các thầy cô trong Khoa Điện – Điện Tử nói riêng, các thầy cơ đã tận
tình chỉ dạy, hướng dẫn, trang bị cho nhóm những kiến thức nền tảng và chuyên ngành
quan trọng, qua đó giúp nhóm chúng em có được cơ sở lý thuyết vững vàng và tạo điều
kiện tốt nhất để chúng em có thể hồn thành tốt đề tài.
Đặc biệt, nhóm em xin chân thành cảm ơn cơ Phạm Thị Thảo Khương đã tận tình
giúp đỡ và đưa ra những định hướng nghiên cứu, cũng như hướng giải quyết một số vấn
đề, để nhóm chúng em hoàn thành tốt đề tài. Trong thời gian làm việc với cô, chúng em
đã không ngừng tiếp thu thêm nhiều kiến thức được chỉ dạy từ cô, đồng thời học được
thái độ làm việc nghiêm túc, hiệu quả. Đây là điều cực kì quan trọng và rất cần thiết
trong quá trình học tập và làm việc của chúng em sau này.
Tuy nhóm đã cố gắng hết sức, nhưng do điều kiện thời gian và kinh nghiệm thực tế
của nhóm cịn chưa nhiều, nên đề tài không thể tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy, nhóm
chúng em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến từ thầy, cơ giáo.
Xin chân thành cảm ơn !
Sinh viên thực hiện
(Ký và ghi rõ họ tên)


CAM ĐOAN
Đề tài này là do nhóm em tự thực hiện dưới sự hướng dẫn của cô Phạm Thị Thảo
Khương, dựa vào một số tài liệu trước đó và khơng sao chép từ tài liệu hay cơng trình
đã có trước đó.
Những thống số hay số liệu trong đề tài chưa được bảo vệ hay báo cáo trước đó.
Những trích dẫn, ghi chú, số liệu, hình ảnh trong đề tài được ghi tên và nguồn gốc
rõ ràng.
Chúng em cam đoan những lời ở trên là đúng sự thật và trung thực, nếu có bất kì
phát giác nào thì nhóm xin chịu trách nhiệm.
Sinh viên thực hiện
(Ký và ghi rõ họ tên)

MỤC LỤC

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ..............................................................
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN .................................................................
LỜI MỞ ĐẦU ...................................................................................................................
TÓM TẮT..........................................................................................................................
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP .................................................................................
ĐỀ CƯƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ................................................................................
LỜI CẢM ƠN....................................................................................................................
CAM ĐOAN......................................................................................................................
MỤC LỤC .........................................................................................................................
DANH MỤC HÌNH ẢNH, BẢNG BIỂU .........................................................................
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT, KÝ HIỆU ......................................................................
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÔNG NGHỆ ................................................3
1.1. Khái quát về IoT ...................................................................................................3
1.2. Tìm hiểu về Web Server .......................................................................................5
1.3. Tìm hiểu về Firebase.............................................................................................6
1.4. Adruino IDE .........................................................................................................9
1.5. Phần mềm Visual Studio.....................................................................................11
1.6. Giới thiệu phần cứng ..........................................................................................12
1.6.1. Giới thiệu về Arduino Uno R3. ...................................................................12
1.6.2. Giới thiệu về ESP8266 ................................................................................14
1.6.3. Relay ............................................................................................................16
1.6.4. Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11 ..............................................................16
1.6.5. Cảm biến ánh sáng.......................................................................................17
1.6.6 Cảm biến mưa..............................................................................................18
1.6.7 Cảm biến vân tay AS608 ..............................................................................18

1.6.8 Module thời gian thực DS1307 ....................................................................20
1.6.8 Khối hiển thị LCD 16x2 ..............................................................................21
1.6.9 Ma trận phím KeyPad ..................................................................................22
1.6.10. Động cơ Servo ...........................................................................................23
CHƯƠNG 2 : SƠ ĐỒ KHỐI VÀ THUẬT TOÁN .......................................................25
2.1. Sơ đồ khối hệ thống ............................................................................................25
2.1.1. Yêu cầu đề tài ..............................................................................................25
2.1.2. Thiết kế sơ đồ khối đề tài ............................................................................25


2.1.3. Chức năng từng khối ...................................................................................25
2.1.3.1 Khối vi xử lý ..............................................................................................26
2.1.3.2 Khối trung gian Firebase ...........................................................................28
2.1.3.3 Khối Web Server : .....................................................................................28
2.2 Thiết kế đề tài ......................................................................................................29
2.2.1 Thiết kế khối vi xử lý ...................................................................................29
CHƯƠNG 3: THI CÔNG SẢN PHẨM ........................................................................31
3.1 Thi cơng sản phẩm ...............................................................................................31
3.1.1 Sơ đồ ngun lý tồn mạch ..........................................................................31
3.1.2. Mạch in ........................................................................................................32
3.1.3. Mạch sau khi thi công..................................................................................32
3.2. Mô hình sản phẩm và giao diện App mobile và Web server ..............................34
3.2.1. Mơ hình sản phẩm .......................................................................................34
3.2.2 Giao diện App mobile và Web server ..........................................................34
3.2.2.1. App mobile ..............................................................................................34
3.2.2.2. Giới thiệu MIT APP INVENTOR ............................................................35
3.2.2.2 Web Server ................................................................................................40
CHƯƠNG 4: VẬN HÀNH THÍ NGHIỆM, KẾT QUẢ, ĐÁNH GIÁ VÀ NHẬN XÉT
.......................................................................................................................................45
4.1 Giới thiệu .............................................................................................................45

4.2. Vận hành thử nghiệm .........................................................................................45
4.3. Kết quả, nhận xét và đánh giá .............................................................................46
4.3.1. Kết quả.........................................................................................................46
4.3.2 Nhận xét........................................................................................................47
4.3.3 Đánh giá........................................................................................................48
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN.....................................................................49
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................50
PHỤ LỤC ......................................................................................................................52


DANH MỤC HÌNH ẢNH, BẢNG BIỂU
Hình 1.1. Khái niệm về IoT [2].
Hình 1.2. Mơ hình hoạt động của máy chủ Web [3].
Hình 1.3. Firebase Realtime Database [4].
Hình 1.4 Biểu tượng phần mềm Adruino [5].
Hình 1.5. Biểu tượng phần mềm Visual Studio [6].
Hình 1.6. Arduino Uno R3 [7].
Hình 1.7. Sơ đồ chân của Arduino Uno R3 [9].
Hình 1.8. Hình ảnh ESP8266 node MCU [11].
Hình 1.9. Một số Relay thơng dụng [12].
Hình 1.10. Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm DHT11 [14].
Hình 1.11. Cảm biến ánh sáng [15].
Hình 1.12. Cảm biến mưa [16].
Hình 1.13. Cảm biến vân tay [17].
Hình 1.14. Module thời gian thực DS1307 [18]
Hình 2.1. Sơ đồ khối hệ thống
Hình 2.2. Giao tiếp giữa Arduino và Esp8266[19].
Hình 2.3. Sơ đồ thuật tốn khối Web server.
Hình 2.4. Sơ đồ nối chân giữa Esp8266 với các cảm biến.
Hình 2.2.Sơ đồ nói chân giữa Arduino với các cảm biến và LCD.

Hình 3.1. Sơ đồ ngun lý tồn mạch.
Hình 3.2. Lưu đồ thuật tốn tồn hệ thống.
Hình 3.3. Mạch in
Hình 3.4. Mạch sau khi thi cơng
Hình 3.5. Mơ hình sản phẩm
Hình 3.6. Lưu đồ thuật tốn khối hiển thị
Hình 3.7. Thiết kế giao diện App Mobile dựa trên MIT APP INVENTER.
Hình 3.8. Giao diện quản lý các project
Hình 3.9. Giao diện thiết kế
Hình 3.10. Giao diện code block
Hình 3.11. Giao diện đăng nhập App
Hình 3.12. Giao diện Menu App
Hình 3.13. Giao diện điều khiển của App
Hình 3.14. Thiết kế giao diện Web server bằng ngơn ngữ HTML và CSS.
Hình 3.15. Giao diện đăng nhập Web Server
Hình 3.16. Hiển thị và điều khiển thiết bị trên Web server
Hình 3.17. Trạng thái nút nhấn khi bật và tắt
Hình 3.18. Hẹn giờ điều khiển qua Web server
Hình 3.19. Firebase nhận giá trị trạng thái nút nhấn
Hình 3.20. Cài đặt bật đèn phịng khách lúc 12:24
Hình 3.21. Hiển thị nhiệt độ và độ ẩm
Hình 3.22. Code JavaScipt lấy giá trị nhiệt độ và độ ẩm từ Firebase
Hình 4.1. Lên khung formex cho mơ hình.
Hình 4.2. Mạch chạy ổn định


Bảng 1: Thông số kỹ thuật của Arduino Uno R3 [8].
Bảng 2: Các thông số của ESP8266 [10].
Bảng 3. Các thông số của Relay [12].
Bảng 4: Thông số kỹ thuật cảm biến DHT11 [14].

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT, KÝ HIỆU
KÝ HIỆU:
< : Dấu bé hơn.
% : Phần trăm.
… : Còn nữa.

CHỮ VIẾT TẮT:
IoT: Internet of Things.
DHT11: Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm.
ESP8266: Mudule MCU.
App: ứng dụng Android.


Nghiên cứu, thiết kế và thi cơng mơ hình nhà thông minh

MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Ngày nay, công nghệ kết nối đầu tiên cần nhắc đến hiển nhiên là Wifi – công nghệ
kết nối không dây phổ biến nhất hiện nay. Cũng vì tính phổ biến của dạng kết nối này
mà cái tên Wifi thường bị lạm dụng để chỉ kết nối khơng dây nói chung.
Lí do mà kết nối Wifi được ưa chuộng như vậy đơn giản là vì khả năng hoạt động
hiệu quả trong phạm vi vài chục đến vài trăm mét của các mạng WLAN.
Trong thời đại cơng nghiệp hóa hiện đại hóa hiện nay, việc phát minh và chế tạo ra
các thiết bị thơng minh có khả năng điều khiển từ xa đang và sẽ rất được quan tâm và
rất hữu ích cho cuộc sống hàng ngày.
Vì mục tiêu cơng nghệ hiện đại hóa ngày càng phát triển, chúng em đã quyết định
chọn đề tài “Nghiên cứu, thiết kế và thi cơng mơ hình nhà thơng minh”. Đề tài này
đã được thực hiện khá nhiều nhưng họ chỉ dừng lại ở việc đo đạc, điều khiển các thiết

bị trong nhà qua internet. Đề tài của chúng em ngồi việc điều khiển thiết bị độc lập thì
cịn 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 điều khiển các thiết bị điện trong nhà… bằng cách tương tác qua
các nút nhấn để hiển thị trạng thái hoạt động trên web, giao diện App mobile và trên
máy tính. Như vậy, dù chúng ta ở bất cứ nơi nào có internet đều có thể giám sát và điều
khiển được 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 sống
thường ngày, giúp cho đất nước ngày càng phát triển.

2. Mục tiêu
Thiết kế hệ thống giám sát và điều khiển thiết bị trong nhà, điều khiển các thiết bị từ
xa thơng qua App Android, Webserver và phím nhấn cứng. Hệ thống có thể đóng mở
của bằng nhận diện dấu vân tay và nhập mật khẩu từ ma trận bàn phím. Ngồi ra, có
thêm PIN dự phịng để đóng mở cửa khi có sự cố mất điện. Các thơng số hiển thị như
trạng thái thiết bị, nhiệt độ, độ ẩm được hiển thị trên màn hình LCD và trên các giao
diện App Android, Webserver một cách trực quan.
Tìm hiểu giao thức truyền nhận dữ liệu giữa 2 vi điều khiển Arduino và ESP8266.
3. Hướng chọn đề tài
Trong thời kì công nghiệp luôn phát triển không ngừng, nền khoa học kĩ thuật của
nước ta cũng cần phải bắt kịp xu hướng chung của thế giới nếu không muốn bị tụt hậu.
Các mạch điện, thiết bị điện tử luôn đổi mới, phát triển, cơng nghiệp tự động hóa ngày
càng được phổ biến, việc đòi hỏi phải giám sát và điều khiển là một vấn đề quan trọng
bậc nhất để mọi thứ trở nên dễ dàng, trên cơ sở đó nhóm em đã quyết định chọn đề tài
“Nghiên cứu, thiết kế và thi cơng mơ hình nhà thơng minh ”.

Nguyễn Phước Thái_Nguyễn Hữu Tuấn_Nguyễn Kim Tuấn

GVHD: Ths. Phạm Thị Thảo Khương

1

Nghiên cứu, thiết kế và thi cơng mơ hình nhà thông minh

4. Mục tiêu đề tài
Để tài : “ Nghiên cứu, thiết kế và thi cơng mơ hình nhà thơng minh”, là bước đầu
tạo cơ sở nền tảng kiến thức cơ bản để từ đó tìm tịi phát triển ứng dụng khác trong
đời sống hằng ngày. Sau khi hoàn thành đồ án nhóm cần đạt các mục tiêu:
- Biết cách lập trình trên phần mềm Arduino, biết được phương pháp để điều khiển
các thiết bị điện trong công nghiệp.
- Thiết kế được giao diện để giám sát trên máy tính và điện thoại.
- Xây dựng thành cơng mơ hình mơ phỏng.
- Giúp cải thiện và nâng cao kỹ năng tìm kiếm tài liệu, nghiên cứu.
5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu: Arduino Uno, ESP8266, Webserver, Firebase, hiển thị nhiệt
độ, độ ẩm, phương pháp điều khiển các thiết bị điện trong ngôi nhà.
Phạm vi nghiên cứu: Ở đề tài này thì ngồi những kiến thức đã học thì nhóm phải
tìm hiểu thêm các kiến thức cần thiết cho đề tài như:
- Phương thức điều khiển các thiết bị điện qua Webserver, App Android
- Phương thức quản lý và lưu trữ dữ liệu đám mây qua Google Firebase
- Giao tiếp giữa hai vi điều khiển Arduino Uno với ESP8266.
6. Bố cục đồ án
Đồ án: “Nghiên cứu, thiết kế và thi cơng mơ hình nhà thơng minh” gồm có 4
chương:
Chương 1 : Cơ Sở Lý Thuyết
Trình bày về các lý thuyết có liên quan đến các vấn đề mà để tài sẽ dùng để thực
hiện thiết kế, thi công cho để tài.
Chương 2: Sơ đồ khối, thuật toán
Thiết kế sơ đồ khối hệ thống, sơ đồ nguyên lý từng khối và tính tốn thiết kế
mạch.

Chương 3: Thiết Kế và Thi Công
Giới thiệu tổng quan về các yêu cầu của đề tài mà mình thiết kế thiết kế gồm
những phần nào.
Trình bày cơ sở lí thuyết, các linh kiện, mạch in, quá trình thực hiện, lắp đặt hệ
thống. Vẽ lưu đồ thuật tốn, chương trình cho sản phẩm.
Chương 4: Kết quả, nhận xét, đánh giá
Kết quả
Nhận xét
Đánh giá

Nguyễn Phước Thái_Nguyễn Hữu Tuấn_Nguyễn Kim Tuấn

GVHD: Ths. Phạm Thị Thảo Khương

2


Nghiên cứu, thiết kế và thi cơng mơ hình nhà thơng minh

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CƠNG NGHỆ
1.1. Khái quát về IoT
Internet of Things hay còn gọi là IoT cũng cịn có cách gọi khác là internet vạn vật
được biết đến là một mạng lưới kết nối tất cả mọi thứ với nhau qua internet, những thiết
bị kết nối có khả năng thu thập và xử lý cũng như truyền tải được những thông tin qua
lại với nhau bằng 1 mạng duy nhất mà không cần đến sự can thiệp quá nhiều từ con
người.
Ở một ví dụ đơn giản là lái xe tự động. Trên xe sẽ được trang bị các cảm biến và
camera để quét được hình ảnh trên đường đi, nhiệt độ, người tham gia giao thơng
khác,… [1].

Hình 1.0.1. Khái niệm về IoT [2] .

Nguyễn Phước Thái_Nguyễn Hữu Tuấn_Nguyễn Kim Tuấn

GVHD: Ths. Phạm Thị Thảo Khương

3


Nghiên cứu, thiết kế và thi cơng mơ hình nhà thông minh

Internet vạn vật (IoT) là mạng kết nối các đồ vật và thiết bị thông qua cảm biến, phần
mềm và các công nghệ khác, cho phép các đồ vật và thiết bị thu thập và trao đổi dữ liệu
với nhau.
Internet vạn vật lan tỏa lợi ích của mạng internet tới mọi đồ vật được kết nối, chứ
không chỉ dừng lại ở phạm vi một chiếc máy tính. Khi một đồ vật được kết nối với
internet, nó sẽ trở nên thông minh hơn nhờ khả năng gửi và/hoặc nhận thông tin và tự
động hoạt động dựa trên các thông tin đó.
Các thiết bị IoT có thể là đồ vật được gắn thêm cảm biến để thu thập dữ liệu về môi
trường xung quanh (giống như các giác quan), các máy tính/bộ điều khiển tiếp nhận dữ
liệu và ra lệnh cho các thiết bị khác, hoặc cũng có thể là các đồ vật được tích hợp cả hai
tính năng trên.
Tiềm năng ứng dụng của internet vạn vật (IoT) trải rộng trên mọi lĩnh vực. Tuy
nhiên, mọi hệ thống IoT hoàn chỉnh đều có đủ 4 bước: thu thập dữ liệu, chia sẻ dữ liệu,
xử lý dữ liệu, và đưa ra quyết định.

Lợi ích của internet vạn vật (IoT)
Các ứng dụng cơng nghệ đến từ Internet vạn vật (IoT) hứa hẹn mang đến những giá
trị to lớn cho con người. Trong những năm gần đây, chúng ta đã thấy sự xuất hiện của
những hệ thống nhà thông minh hay các thiết bị gia dụng thơng minh có điều khiển bằng

giọng nói. Theo số liệu từ hãng nghiên cứu McKinsey, số lượng nhà thông minh tại Mỹ
đã tăng từ 17 triệu năm 2015 lên 29 triệu năm 2017, còn người tiêu dùng tại các nước
Tây Âu dành khoảng 12 tỷ euro để mua các thiết bị thông minh vào năm 2020.
Một số mốc phát triển của internet vạn vật (IoT)
– 1990: Máy nướng bánh mì được cho là đồ vật đầu tiên được kết nối internet. John
Romkey, một kỹ sư phần mềm tại Mỹ, đã kết nối chiếc máy nướng bánh mì với máy
tính qua internet để bật nó lên.
– 1999: Thuật ngữ “internet of things được tạo ra bởi Kevin Ashton khi thuyết trình
về một hệ thống cảm biến và nhãn nhận dạng qua tần số radio (RFID) gắn trên hàng
hóa để quản lý chuỗi cung ứng.
– 2000: LG giới thiệu chiếc tủ lạnh có kết nối internet đầu tiên trên thế giới với mức
giá 20.000 USD.
– 2008: Hội nghị quốc tế đầu tiên về IoT được tổ chức tại Zurich, Thụy Sĩ.
– 2009: Theo Cisco, đây là thời điểm mà mạng internet vạn vật thực sự được khai
sinh, khi số lượng thiết bị được kết nối internet vượt dân số thế giới.
– 2013: Từ điển Oxford thêm thuật ngữ “internet of things” vào hệ thống định nghĩa.
Nguyễn Phước Thái_Nguyễn Hữu Tuấn_Nguyễn Kim Tuấn

GVHD: Ths. Phạm Thị Thảo Khương

4


Nghiên cứu, thiết kế và thi cơng mơ hình nhà thông minh

– 2020: Số lượng thiết bị được kết nối internet trên thế giới ước tính vượt con số 20
tỷ.
– 2025: Dự báo sẽ có 75 tỷ thiết bị IoT trên tồn cầu.
1.2. Tìm hiểu về Web Server
Web Server là một máy chủ web, bạn có thể hiểu đơn giản, Web Server là một máy

tính chứa website của bạn và được kết nối mở rộng với tập hợp các mạng máy tính
khác. Server sẽ là nơi lưu trữ tồn bộ dữ liệu được người dùng tải lên, từ các tập
tin HTML cơ bản cho đến hình ảnh, âm thanh hay video,…
Máy chủ cài đặt các chương trình phục vụ các ứng dụng Web, Webserver có khả
năng tiếp nhận request từ các trình duyệt web và gửi phản hồi đến Client thơng qua giao
thức HTTP hoặc các giao thức khác. Có nhiều web server khác nhau như: Apache,
Nginx, IIS, …được gọi là Web Server [3] .

Hình 1.0.2. Mơ hình hoạt động của máy chủ Web[3].

Tương tự như các phần mềm được sử dụng khác, web server cũng chỉ là 1 ứng dụng
phần mềm. Nó được cài đặt trên một máy mà bạn lựa chọn để giúp người dùng có thể
tìm kiếm các thông tin mà website của bạn cung cấp. Nên cần phải có một máy tính cấu
hình tốt, đáp ứng được khối lượng lớn người dùng truy cập cũng như lưu trữ được dung
lượng dữ liệu cao.

Nguyễn Phước Thái_Nguyễn Hữu Tuấn_Nguyễn Kim Tuấn

GVHD: Ths. Phạm Thị Thảo Khương

5


Nghiên cứu, thiết kế và thi cơng mơ hình nhà thơng minh

1.3. Tìm hiểu về Firebase

Hình 1.0.3. Biểu tượng Firebase

Firebase là platform do Google cung cấp, nhằm hỗ trợ việc tạo ra các web

application, mobile application với chất lượng cao.
Firebase là một dịch vụ cơ sở dữ liệu hoạt động trên nền tảng đám mây được cung
cấp bởi Google (có nhiều dịch vụ khác, nhưng trong đề tài này nhóm em sử
dụng realtime database của firebase). Với cơ sở dữ liệu này, chúng ta có thể xây
dựng được các ứng dụng đơn giản.
Với việc sử dụng Firebase, developer có thể tập trung vào việc phát triển application
mà không cần lo về việc sản phẩm của mình sẽ hoạt động và được quản lý thể nào ở
phía Backend.
Khái niệm Backend nhắc tới trong câu trên để chỉ việc xử lý và lưu trữ dữ liệu trong
service, ở vùng "phía sau" mà người dùng khơng nhìn thấy.
Firebase là một trong những BaaS (Backend as a service)[4].

Hình 1.0.4. Firebase Realtime Database [4].

Nguyễn Phước Thái_Nguyễn Hữu Tuấn_Nguyễn Kim Tuấn

GVHD: Ths. Phạm Thị Thảo Khương

6