BÁO cáo CUỐI ký môn IOT cơ bản lắp MẠCH điện và VIẾT CHƯƠNG TRÌNH điều KHIỂN 3 đèn LED

TỔNG LIÊN ĐỒN LAO ĐỘNG VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TƠN ĐỨC THẮNG
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

BÁO CÁO CUỐI KÝ MÔN IOT CƠ BẢN

LẮP MẠCH ĐIỆN VÀ VIẾT CHƯƠNG
TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 3 ĐÈN LED

Người hướng dẫn: TS. HÀ DUY HƯNG
Người thực hiện: HOÀNG TRUNG ĐỨC – 519H0284
MẠCH VĨNH HÀO – 520H0532
NGUYỄN THÀNH LONG – 519H0189
TRẦN DUY PHÚ – 520H0567
LÊ QUỐC HUY – 520H0536
Nhóm: 3

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2022
1


BÁO CÁO CUỐI KÝ MÔN IOT CƠ BẢN

LẮP MẠCH ĐIỆN VÀ VIẾT CHƯƠNG
TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 3 ĐÈN LED

Người hướng dẫn: TS. HÀ DUY HƯNG
Người thực hiện: HOÀNG TRUNG ĐỨC – 519H0284
MẠCH VĨNH HÀO – 520H0532
NGUYỄN THÀNH LONG – 519H0189
TRẦN DUY PHÚ – 520H0567

LÊ QUỐC HUY – 520H0536
Nhóm: 3

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2022
2


LỜI CẢM ƠN
Chúng em xin chân thành gửi lời cảm ơn này đến thầy Hà Duy Hưng đã tận tình
giảng dạy, truyền đạt kiến thức để chúng em có thể hoàn thành bài báo cáo giữa kỳ
này. Song song với đó, chúng em cũng xin gửi lời cảm ơn đến Khoa Công Nghệ
Thông Tin, trường Đại học Tôn Đức Thắng vì đã tạo điều kiện cho chúng em học tập,
nghiên cứu trong suốt q trình học tập mơn học này nói riêng và cả q trình học tại
mơi trường Đại học nói chung.
Lời cuối cùng, em xin kính chúc tồn thể q thầy, cơ tràn đầy sức khỏe, có nhiều
năng lượng và gặt hái được nhiều thành công vang dội trong sự nghiệp cao quý của
mình!

3


ĐỒ ÁN ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TƠN ĐỨC THẮNG
Tôi xin cam đoan đây là sản phẩm đồ án của chúng tôi và được sự hướng dẫn của Thầy Hà
Duy Hưng. Các nội dung nghiên cứu, kết quả trong đề tài này là trung thực và chưa công bố
dưới bất kỳ hình thức nào trước đây. Những số liệu trong các bảng biểu phục vụ cho việc
phân tích, nhận xét, đánh giá được chính tác giả thu thập từ các nguồn khác nhau có ghi rõ
trong phần tài liệu tham khảo.
Ngồi ra, trong đồ án cịn sử dụng một số nhận xét, đánh giá cũng như số liệu của các tác
giả khác, cơ quan tổ chức khác đều có trích dẫn và chú thích nguồn gốc.

Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm về nội
dung đồ án của mình. Trường đại học Tôn Đức Thắng không liên quan đến những vi phạm
tác quyền, bản quyền do tôi gây ra trong q trình thực hiện (nếu có).

TP. Hồ Chí Minh, ngày 12 tháng 11 năm 2022
Tác giả
(Ký tên và ghi rõ họ tên)

Hào

Đức

Mạch Vĩnh Hào

Long

Hoàng Trung Đức

Phú

Nguyễn Thành Long

Huy

Trần Duy Phú

Lê Quốc Huy

5

PHẦN XÁC NHẬN VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA GIẢNG VIÊN
Phần xác nhận của giảng viên hướng dẫn

_________________________________________________________
_________________________________________________________
_________________________________________________________
_________________________________________________________
_________________________________________________________
_________________________________________________________
_________________________________________________________
Thành phố Hồ Chí Minh, ngày tháng năm
(Ký tên và ghi rõ họ tên)

Phần đánh giá của giảng viên chấm bài

_________________________________________________________
_________________________________________________________
_________________________________________________________
_________________________________________________________
_________________________________________________________
_________________________________________________________
_________________________________________________________
Thành phố Hồ Chí Minh, ngày tháng năm
(Ký tên và ghi rõ họ tên)

5


MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN
ĐỒ ÁN ĐƯỢC HOÀN THÀNH
PHẦN XÁC NHẬN VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA GIẢNG VIÊN
MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH ẢNH
PHẦN 1 - GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
1.2 LÝ DO CHỌN ĐÈ TÀI
1.3 PHÂN CHIA CÔNG VIỆC
1.4 YÊU CẦU VÀ NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI

PHẦN 2 - TÌM HIỂU LINH KIỆN
2.1 MODULE WIFI ESP8266
2.2 ĐÈN LED
2.3 ĐIỆN TRỞ
2.4 BREADBOARD MB-102
2.5 DÂY CẮM TESTBOARD

PHẦN 3 - THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH
3.1 CÁC BƯỚC THIẾT KẾ LẮP MẠCH ĐIỆN ĐỀ TÀI
3.2 SƠ ĐỒ KHỐI
3.3 SƠ ĐỒ MẠCH NGUYÊN LÝ
3.4 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH
3.5 LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT
3.6 SƠ ĐỒ MẠCH LAYOUT
3.7 MẠCH THỰC TẾ
3.8 MƠ HÌNH THỰC TẾ
3.9 PHẦN MỀM HAY DRIVER ĐIỀU KHIỂN GIAO TIẾP

PHẦN 4 - KẾT LUẬN
4.1 KẾT LUẬN
4.2 ƯU VÀ NHƯỢC ĐIỂM
4.3 HƯỚNG PHÁT TRIỂN

PHỤ LỤC
TÀI LIỆU THAM KHẢO

6


6


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 3.1.4 Cắm dây vào vị trí tương
ứng

Hình 1.1.1: Minh họa phần mềm điều
khiển đèn từ xa

Hình 3.1.5 Kết nối thiết bị với laptop

Hình 1.1.2: Minh họa thiết bị điều

Hình 3.1.6 Thiết lập Datastreams cho 3
đèn Led

khiển đèn từ xa
Hình 2.1.1: Module wifi ESP8266

Hình 3.1.7 Thiết lập Web Dashboard
cho 3 đèn Led trên laptop

Hình 2.1.2: Chức năng điều khiển thiết

Hình 3.1.8 Thiết lập Web Dashboard
cho 3 đèn Led trên điện thoại

bị từ xa qua website
Hình 2.1.3: Chức năng cập nhật

Hình 3.1.9 Thiết lập Datastreams tương
ứng với 3 đèn Led

Firmware từ xa cho ESP8266

Hình 3.1.10 Mơ hình đề tài đã hồn
thành

Hình 2.1.4: Chức năng Điều khiển bằng
giọng nói sử dụng ESP8266

Hình 3.2.1 Sơ đồ khối

Hình 2.1.5: Sơ đồ các chân của
ESP8266-12E NodeMCU Kit

Hình 3.3.1 Sơ đồ mạch nguyên lý
Hình 3.5.1 Lưu đồ giải thuật

Hình 2.1.6 Bảng thơng số của các loại
màu của đèn LED 5mm

Hình 3.6.1 Sơ đồ mạch Layout

Hình 2.1.7 Ký hiệu các cực Cathode,
Anode và hướng của ánh sáng phát đi

Hình 3.7.1 Mạch thực tế theo thủ cơng

Hình 2.1.8 Hình mẫu của điện trở

Hình 3.8.1 Mơ hình thực tế

Hình 3.7.2 Mạch thực tế theo ứng dụng

Hình 2.1.9 Bảng màu tính giá trị của
điện trở

Hình 3.9.1 Giao diện phần mềm lập
trình Arduino

Hình 2.1.10 Hình mẫu của breadboard
MB-102

Hình 3.9.2 Giao diện thư viện được tích
hợp trong Arduino

Hình 2.1.11 Hình mẫu của dây cắm

testboard

Hình 3.9.3 Giao diện phần mềm Blynk
Hình 3.9.4 Giao diện cài đặt Driver
CH341

Hình 3.1.1 Chuẩn bị đầy đủ các linh
kiện để lắp đặt mạch điện

Hình 3.9.5 Giao diện khởi động phần
mềm mơ phỏng Proteus 8

Hình 3.1.2 Lắp đèn Led
Hình 3.1.3 Lắp điện trở 220 Ω

Hình 4.1.1 Hướng phát triển của để tài
7


PHẦN 1 – GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Hình 1.1.1: Minh họa phần mềm điều khiển đèn từ xa
Thời đại cuộc cách mạng công nghệ 4.0 ngày càng tiến bộ và phát triền kết hợp với đó
là sự ra đời của cơng nghệ ioT đã làm cho các lĩnh vực ioT đều được cải tiến và tất
nhiên không thể không kể đến lĩnh vực hệ thống nhà thơng minh (Smart Home) với
nhiều tính năng khác nhau: Bật tắt đèn điện, điều khiển hệ thống rèm cửa, hệ thống
đảm bảo an ninh tuyệt đồi,… Và trong đó tính năng cơ bản và tiêu biểu nhất chính là
bật tắt đèn điện tự động. Bởi vì chúng khơng chỉ dễ sử dụng, q trình lắp đặt nhanh
gọn, ít làm ảnh hưởng đến kiến trúc ngơi nhà mà cịn giúp chúng ta kiểm soát các mối

nguy hiểm tiềm ẩn khác. Ví dụ như nguy cơ cháy nổ chập mạch do quên tắt đèn chẳng
hạn Với hệ thống này sẽ mang đến cho mọi người cuộc sống tiện nghi, dễ dàng và ứng
dụng thực tế hơn, tiết kiệm thời gian, công sức, tiền bạc.
1.2 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
8


Hình 1.1.2: Minh họa thiết bị điều khiển đèn từ xa
Với sự phát triển nhanh chóng của nền kinh tế và sự bận rộn, áp lực công việc tăng cao
làm cho tỷ lệ những người đi làm sẽ có xu hướng mải mê, xô bồ vào công việc càng
nhiều, dẫn đến việc nhiều lúc họ mải mê công việc quá mức và sẽ quên mất hoặc bỏ
qua những công việc thường ngày tưởng chừng như rất giản đơn như bật tắt đèn điện,
… Như vậy sẽ rất lãng phí, làm hao hụt tiền nhiều tiện điện và chưa kể đến nguy cơ
chập mạch các thiết bị khi phải sử dụng quá lâu sẽ gây nóng thiết bị và gây cháy nổ rất
nguy hiểm . Qua thực trạng đó, nhóm em muốn xây dựng một mơ hình nhỏ giúp người
dùng có thể điều khiển đèn điện từ xa qua điện thoại hoặc laptop thơng qua app blink.
Nó sẽ giúp người dùng biết được là đèn điện ở nhà còn tắt hay khơng và có thể bật tắt
theo ý muốn.
1.3 PHÂN CHIA CƠNG VIỆC
Hồng Trung Đức: Lắp ráp mạch điện, thiết kế Blynk, Các bước thiết kế lắp mạch
điện đề tài, Phần giới thiệu đề tài, tổng kết và viết báo cáo word.
Mạch Vĩnh Hào: Phần kết luận, tìm hiểu linh kiện Module Wifi ESP8266, đèn Led
tổng kết làm pptx và thuyết trình.
Nguyễn Thành Long: Sơ đồ mạch nguyên lý, nguyên lý hoạt động, mơ hình thực tế,
tìm hiểu linh kiện điện trở.
Trần Duy Phú: Sơ đồ mạch Layout, Phần mềm hay driver điều khiển giao tiếp, tìm
hiểu linh kiện breadboard MB-102.
9

Lê Quốc Huy: Sơ đồ khối, lưu đồ giải thuật. tìm hiểu linh kiện dây cắm testboard.
1.4 YÊU CẦU VÀ NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI
Giới thiệu về đề tài
Tìm hiểu các loại linh kiện trong đề tài: Module wifi ESP8266, đèn led, điện trở,
breadboard MB-102, dậy cắm testboard .
Thể hiện từng bước thiết kế lắp đặt mạch điện .
-

Hiển thị trạng thái và điều khiển thiết bị thông qua App Blynk trên laptop và
điện thoại.
- Hoàn thiện và viết báo cáo.

CHƯƠNG 2 – TÌM HIỂU LINH KIỆN
2.1 MODULE WIFI ESP8266
Giới thiệu Module wifi ESP8266

Hình 2.1.1: Module wifi ESP8266

10


-

ESP8266 là một hệ thống trên chip (SoC), do công ty Espressif của Trung Quốc sản

xuất. Nó bao gồm bộ vi điều khiển Tensilica L106 32-bit (MCU) và bộ thu phát Wi-Fi. Nó
có 11 chân GPIO (Chân đầu vào / đầu ra đa dụng) và một đầu vào analog, có nghĩa là bạn
có thể lập trình nó giống như với Arduino hoặc vi điều khiển khác.
-

ESP8266 có thể được tích hợp vào một WiFi cung cấp một chip chi phí thấp với

ngăn xếp TCP / IP đầy đủ và một bộ vi điều khiển. Nó được cung cấp bởi 3.3v và có bộ xử
lý Tensilica Xtensa LX106 80 Mhz, RAM 64 KB cho hướng dẫn và 96 KB cho dữ liệu, 16
chân GPIO, chân UART chuyên dụng và giao diện SPI và I2C.
Chức năng của ESP8266
ESP8266 cho phép kết nối không dây với mạng cục bộ hoặc Internet. Điều này cho
phép nhiều khả năng, chẳng hạn như có thể kết nối hoặc ngắt kết nối các thiết bị điện (sử
dụng một rơ le) hoặc các loại hệ thống cơ học khác trong nhà của chúng tôi để điều khiển
ngôi nhà và điều khiển nó qua Internet từ điện thoại thơng minh của chúng tơi hoặc bất kỳ
máy tính nào được kết nối từ bất kỳ đâu.
Nó cũng có thể được sử dụng để điều khiển hệ thống làm vườn và tưới tiêu thơng
qua mạng, để tự động hóa các hệ thống công nghiệp, điều khiển Camera giám sát video IP,
giám sát dữ liệu từ các mạng cảm biến được phân phối tại các điểm khác nhau, đối với thiết
bị đeo được có khả năng kết nối, để Dự án IoT (Internet of Things hoặc Internet of Things)
và mọi thứ bạn có thể tưởng tượng ...
Một số chức năng tiêu biểu như:
Điều khiển thiết bị từ xa qua website (ESP8266 web server)


Hình 2.1.2: Chức năng điều khiển thiết bị từ xa qua website
Cập nhật Firmware từ xa cho ESP8266 (OTA)

Hình 2.1.3: Chức năng cập nhật Firmware từ xa cho ESP8266
Điều khiển bằng giọng nói sử dụng ESP8266

12


Hình 2.1.4: Chức năng Điều khiển bằng giọng nói sử dụng ESP8266

Thông số kỹ thuật của NodeMCU ESP8266
Bộ vi điều khiển: CPU RISC 32-bit Tensilica Xtensa LX106
Điện áp hoạt động: 3.3V
Điện áp đầu vào: 7-12V
Chân I / O kỹ thuật số (DIO): 16
Chân đầu vào tương tự (ADC): 1
UARTs: 1
SPI: 1
I2Cs: 1
Bộ nhớ Flash: 4 MB
SRAM: 64 KB
Tốc độ đồng hồ: 80 MHz
USB-TTL dựa trên CP2102 được bao gồm trên bo mạch, cho phép Plug n
Play
Ăng-ten PCB

Thiết bị ngoại vi của ESP8266
17 GPIOs
SPI
I2C (implemented on software)
I2S interfaces with DMA
UART
10-bit ADC

Sơ đồ các chân của ESP8266-12E NodeMCU Kit
13


-

Chip ESP8266 12-E có tổng cộng 17 chân GPIO. Khơng phải tất cả các chân này

được để lộ ra trên các bo phát triển của ESP8266

Hình 2.1.5: Sơ đồ các chân của ESP8266-12E NodeMCU Kit
Các chân được sử dụng trong suốt q trình Boot (Khởi động)
Có thể ngăn cản q trình Boot xẩy ra trên ESP8266 nếu một trong các chân sau được
thiết lập ở mức LOW hoặc HIGH. Danh sách sau miêu tả trạng thái các chân trong quá
trình BOOT.
GPIO16: chân ở mức high trong quá trình BOOT
GPIO0: Boot lỗi nếu chân ở mức LOW
GPIO2: chân ở mức high trong quá trình BOOT, boot lỗi nếu chân ở mức
LOW
GPIO15: boot lỗi nếu chân ở mức HIGH
GPIO3: chân ở mức high trong quá trình BOOT
14


GPIO1: chân ở mức high trong quá trình BOOT, boot lỗi nếu chân ở mức
LOW
GPIO10: chân ở mức high trong quá trình BOOT
GPIO9: chân ở mức high trong quá trình BOOT
2.2 ĐÈN LED 5MM

Hình 2.1.6 Bảng thơng số của các loại màu của đèn LED 5mm
LED là từ viết tắt của Light Emitting Diode - Diode phát quang. LED là thiết bị bán
dẫn tạo ra ánh sáng. Nó xác định độ chênh điện áp nhỏ nhất giữa Anode (+) và
Cathode (-). LED là cơ bản giống như một Diode, sự khác biệt ở đây là nó tạo ra ánh
sáng khi dòng điện đi qua. Loại LED này khá to và sáng khá yếu, vì vậy thường được
dùng trong các mạch tiết kiệm năng lượng hoặc làm LED báo trạng thái. Loại LED

này có hai chân, chân ngắn cắm vào cực âm và chân dài cắm vào cực âm

15


Hình 2.1.7 Ký hiệu các cực Cathode, Anode và hướng của ánh sáng phát đi
2.3 ĐIỆN TRỞ 220 Ω

Hình 2.1.8 Hình mẫu của điện trở
Điện trở (Resistor) là một linh kiện điện tử thụ động với 2 tiếp điểm nối. Chức năng
của nó dùng để điều chỉnh mức độ tín hiệu, hạn chế cường độ dòng điện chảy trong mạch.
Dùng để chia điện áp, kích hoạt các linh kiện điện tử, tiếp điểm cuối trong đường truyền
điện đồng thời có trong nhiều ứng dụng khác.
16


R=U/I

U:
I:
R:

-

Trong đó :
là hiệu điện thế giữa hai đầu vật dẫn điện, đo bằng vơn (V).
là cường độ dịng điện đi qua vật dẫn điện, đo bằng ampe (A).
là điện trở của vật dẫn điện, đo bằng Ohm (Ω).
Cách đọc điện trở theo mã màu
Điện trở có n

của chúng, ng
định, vịng m
có 4 vịng mà

ân biệt giá trị
1 giá trị nhất
ột điện trở sẽ

Hình 2.1.9 Bảng màu tính giá trị của điện trở
2.4 BREADBOARD MB-102

17


Hình 2.1.10 Hình mẫu của breadboard MB-102
Breadboard MB-102 830 lỗ 165x55x10mm được sử dụng để gắn các module hoặc
linh kiện điện tử, kết nối chúng với nhau bằng các loại dây cắm, dây nối test
board giúp test, kiểm tra tính năng 1 cách dễ dàng trước khi tạo thành các thành phẩm
hồn chỉnh
Thơng số kỹ thuật:
Chất liệu: Nhựa, mối tiếp xúc bằng đồng mạ.
Số điểm trên test board: 830 điểm.
Kích thước: 165 x 55 x 10 mm
2.5 DÂY CẮM TESTBOARD

Hình 2.1.11 Hình mẫu của dây cắm testboard
Dây cắm test board được sử dụng nhiều trong kỹ thuật đặc biệt là trong mạch điện tử
giữa các mạch điện tử với các board test các loại, giữa các kit và các module.
Làm dây kết nối các loại cảm biến, module, các mạch PCB với nhau
Kết nối các kit điều khiển với các cảm biến thông qua board

Thông số kỹ thuật:

18


Chiều dài dây: 10cm
Đầu cắm: màu đen
Loại kết nối: Đực-Cái, Đực-Đực, Cái-Cái
Màu dây: Nhiều màu
Phạm vi điện áp: 250 V.AC/DC
Dòng điện tối đa: 3A
Nhiệt độ làm việc: -25 C ~85 C
o

o

PHẦN 3 - THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH
3.1 Các bước thiết kế lắp mạch điện đề tài
Bước 1: Chuẩn bị đầy đủ các linh kiện đề lắp mạch điện

h điện
Bước 2: L