(Đồ án hcmute) điều khiển thiết bị điện qua wifi trên điện thoại android

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN QUA WIFI
TRÊN ĐIỆN THOẠI ANDROID

GVHD: ThS. NGUYỄN VĂN HIỆP
SVTH: TRẦN HOÀNG HÀ
MSSV: 10901005

SKL 0 0 4 1 6 5

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 2/2016

do an


BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ-CÔNG NGHIỆP
---------------------------------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
ĐỀ TÀI:

ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN
QUA WIFI TRÊN ĐIỆN THOẠI
ANDROID
GVHD: ThS. Nguyễn Văn Hiệp
SVTH : TRẦN HOÀNG HÀ
Lớp

: 10901C

MSSV : 10901005

Tp. Hồ Chí Minh - 2/2016

do an


PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
1. Thông tin sinh viên

Họ và tên: Trần Hoàng Hà
MSSV: 10901005
Tel: 0937031059
Email:
Họ và tên: Từ Hồng Anh Tuấn
MSSV: 10901024
Tel: 0983903944
Email:
2. Thơng tin đề tài
Tên của đề tài: ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN QUA WIFI TRÊN ĐIỆN THOẠI
ANDROID.

Mục đích của đề tài:
Đồ án tốt nghiệp được thực hiện tại: Bộ môn Điện Tử Viễn Thông, Khoa Điện - Điện
Tử, Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh.
Thời gian thực hiện: Từ ngày 28/09/2015 đến 22/01/2016
3. Các nhiệm vụ cụ thể của đề tài
- Thiết kế và thực hiện board mạch để điều khiển, giám sát thiết bị điện trong nhà có
5 ngõ ra với tổng chịu tải đến 10A-220VAC.
-

Thiết kế và thực hiện ứng dụng điều khiển, giám sát thiết bị điện chạy trên điện
thoại android.

-

Điều khiển và giám sát thiết bị qua mạng wifi nội bộ.

4. Lời cam đoan của sinh viên

Chúng tơi – Trần Hồng Hà và Từ Hồng Anh Tuấn cam đoan ĐATN là cơng trình
nghiên cứu của bản thân chúng tơi dưới sự hướng dẫn của thạc sỹ Nguyễn Văn Hiệp.
Các kết quả công bố trong ĐATN là trung thực và không sao chép từ bất kỳ cơng
trình nào khác.
Tp.HCM, ngày 11 tháng 03 năm 2016
SV thực hiện đồ án

Trần Hoàng Hà
Từ Hoàng Anh Tuấn

do an

Tp.HCM, ngày tháng năm 2016
Giáo viên hướng dẫn
(Ký ghi rõ họ tên và học hàm học vị)

Xác nhận của Bộ Môn

do an


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT TPHCM
Khoa Điện - Điện Tử
Bộ Môn Điện Tử Cơng Nghiệp

CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 21 tháng 9 năm 2015

LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên 1: Trần Hoàng Hà
Lớp: 10901C
MSSV: 10901005
Họ tên sinh viên 2: Từ Hoàng Anh Tuấn
Lớp: 10901C
MSSV: 10901024
Tên đề tài: ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN QUA WIFI TRÊN ĐIỆN THOẠI ANDROID.
Tuần
1

Ngày

28/09-03/10/2015

2
3
4
5
6
7
8
9

05-10/10/2015
12-17/10/2015
19-24/10/2015
26-31/10/2015
02-07/11/2015
09-14/11/2015
16-21/11/2015
23-28/11/2015

10
11
12
13

30/11-05/12/2015
07-12/12/2015
14-19/12/2015
21-26/12/2015

14

28/12/201502/01/2016
04-09/01/2016
11-16/01/2016

15
16

Nội dung
Tìm hiểu Android Studio, các đối tượng
điều khiển
Tạo giao diện và viết ứng dụng cơ bản
Thiết kế mạch nguồn và board điều khiển
Thiết kế mạch nguồn và board điều khiển
Làm board mẫu và test các kết nối
Làm board mẫu và test các kết nối
Giao tiếp module wifi với board mẫu
Giao tiếp module wifi với board mẫu
Gửi dữ liệu cơ bản giữa Android và
board
Phát triển các chức năng mở rộng
Phát triển các chức năng mở rộng
Test chức năng và chạy thử
Xây dựng bố cục cho báo cáo Đồ án tốt
nghiệp
Viết báo cáo Đồ án tốt nghiệp

Xác nhận GVHD

Đóng gói sản phẩm
Hồn thiện Đồ án

GV HƯỚNG DẪN
(Ký và ghi rõ họ và tên)

do an


LỜI CẢM TẠ
Lời đầ u tiên chúng em xin chân thành cảm ơn quý thầ y cô trường Đa ̣i Ho ̣c Sư
Phạm Kỹ Thu ật Thành Phố Hồ Chí Minh đã da ̣y dỗ và ta ̣o điề u kiê ̣n để chúng em có
thể hoàn thành tốt khoá ho ̣c.
Xin chân thành cảm ơn Khoa Điện – Điện Tử đã hỗ trợ thiết bị và vật tư giúp
chúng em được học và thực tập trong môi trường đầy đủ và tiện nghi nhất.
Chúng em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong bộ môn Điện Tử Công
Nghiệp đã trang bị cho chúng em kiến thức và giúp đỡ chúng em giải quyết những khó
khăn trong q trình làm đồ án.
Đặt biệt chúng em xin chân thành cảm ơn Thầy hướng dẫn, Th.S Nguyễn Văn
Hiệp đã tận tình giúp đỡ trong quá trình lựa chọn đề tài và hỗ trợ chúng em trong quá
trình thực hiện đồ án. Thầ y đã tâ ̣n tin
̀ h giúp đỡ, chỉ ra những thiếu xót và cho những lời
khuyên, chia sẻ những kinh nghiêm quý báu giúp chúng em hoàn thành t ốt đồ án tố t
nghiê ̣p.
Tuy đã cố gắ ng nhưng do chúng em cịn thi ếu xót về kiế n thức cũng như kinh
nghiê ̣m thực tế n ên đề tài còn ha ̣n chế . Kính mong nh ận đươ ̣c s ự thông cảm và góp ý
chân tình của quý thầ y cơ.
Chúng em xin chân thành cảm ơn.

do an

TÓM TẮT
Trong thời đại ngày nay, với sự bùng nổ của các ngành khoa học kỹ thuật nói
chung và cơng nghệ điện tử nói riêng, việc sử dụng điện thoại thông minh để hỗ trợ các
công việc trong cuộc sống hằng ngày là hết sức cần thiết và là nhu cầu của mỗi chúng
ta.
Để đảm bảo tính an tồn cho các thiết bị điện gia dụng, tiết kiệm chi phí sử
dụng, phòng ngừa cháy nổ do chập điện gây ra, chúng ta cần có một cách thức để điều
khiển các thiết bị điện từ xa giúp kiểm soát các thiết bị điện trong nhà hoặc các dây
chuyền sản xuất, các robot hoạt động trong những môi trường nguy hiểm một cách dễ
dàng mà không bị giới hạn về khoảng cách địa lý.
Trong những thập niên gần đây, bưu chính viễn thông đã phát triển mạnh mẽ,
đặc biệt là mạng lưới Internet không dây ngày càng trở nên phổ biến với tốc độ truy
cập được nâng cao và chi phí hợp lý, điển hình như việc tập đồn Facebook phóng vệ
tinh nhân tạo phát wifi miễn phí cho người dân ở châu Phi, thì việc sử dụng mạng
khơng dây để kết nối và điều khiển càng trở nên dễ dàng và tiện lợi hơn.
Android là một hệ điều hành dựa trên nền tảng Linux được thiết kế dành cho các
thiết bị di động có màn hình cảm ứng như điện thoại thơng minh và máy tính bảng,
được các hãng điện tử nổi tiếng thế giới như Samsung, Sony, Motorola, LG… sử dụng
trên các dịng sản phẩm của mình. Do là nền tảng điện thoại thông minh phổ biến nhất
thế giới và có mã nguồn mở nên việc lập trình và viết ứng dụng trên Android để mở
rộng các chức năng của thiết bị trở nên dễ dàng và hiệu quả.
Từ những lí do và điều kiện kể trên cùng với những kiến thức nền tảng về điện
tử cơ bản, vi xử lý, vi điều khiển, ngơn ngữ lập trình, mạch điện… nhóm chúng em đã
áp dụng để xây dựng đề tài đồ án tốt nghiệp: “Điều khiển thiết bị điện qua wifi trên
điện thoại Android”.

do an

MỤC LỤC
DANH SÁCH BẢNG ................................................................................................................................... i
DANH SÁCH HÌNH ................................................................................................................................... ii
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN ....................................................................................................................... 2
1.1 Tổng Quan Về Lĩnh Vực Nghiên Cứu ................................................................................................ 2
1.2 Mục Đích Của Đề Tài ......................................................................................................................... 2
1.3 Nhiệm Vụ Và Giới Hạn Của Đề Tài ................................................................................................... 2
1.3.1 Nhiệm Vụ ..................................................................................................................................... 2
1.3.2 Giới Hạn....................................................................................................................................... 3
1.4 Phƣơng Pháp Nghiên Cứu .................................................................................................................. 3
1.5 Tóm Tắt Đề Tài................................................................................................................................... 3
CHƢƠNG 2. THIẾT KẾ HỆ THỐNG ..................................................................................................... 5
2.1. BÀI TOÁN THIẾT KẾ ...................................................................................................................... 5
2.2. THIẾT KẾ PHẦN CỨNG ................................................................................................................. 5
2.2.1 SƠ ĐỒ KHỐI PHẦN CỨNG ...................................................................................................... 5
2.2.2 THIẾT KẾ CHI TIẾT PHẦN CỨNG .......................................................................................... 7
2.2.3 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠCH ĐIỀU KHIỂN ........................................................................... 12
2.3 THIẾT KẾ PHẦN MỀM TRÊN ĐIỆN THOẠI ANDROID ............................................................ 14
2.3.1 LẬP TRÌNH MẠNG TRONG ANDROID................................................................................ 14
2.3.2 GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN TRÊN ANDROID ........................................................................ 16
2.4 THIẾT KẾ PHẦN MỀM VI ĐIỀU KHIỂN ..................................................................................... 19
2.4.1 LƢU ĐỒ CHƢƠNG TRÌNH ..................................................................................................... 19
2.4.2 GIẢI THÍCH CHƢƠNG TRÌNH CON ..................................................................................... 21
2.5. TẠO BẢNG TÍNH GOOGLE ........................................................................................................ 26
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ THI CƠNG...................................................................................................... 30
3.1. KẾT QUẢ ........................................................................................................................................ 30
3.1.1 ỨNG DỤNG ĐIỆN THOẠI ANDROID ................................................................................... 30
3.1.2 MẠCH ĐIỀU KHIỂN ................................................................................................................ 32
3.1.3 MẠCH THỰC TẾ...................................................................................................................... 36

do an


3.2 ĐÁNH GIÁ ....................................................................................................................................... 37
3.2.1 THỬ NGHIỆM ỨNG DỤNG TRÊN ANDROID ..................................................................... 37
3.2.2. BỘ THIẾT BỊ ........................................................................................................................... 38
CHƢƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ........................................................................ 39
4.1 KẾT LUẬN....................................................................................................................................... 39
4.2 HƢỚNG PHÁT TRIỂN .................................................................................................................... 39
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................................................ 40
PHỤ LỤC................................................................................................................................................... 41

do an


DANH SÁCH BẢNG
BẢNG

TRANG

Bảng 2.1: Dòng tiêu thụ tối đa của toàn hệ thống ........................................... 10

i

do an


DANH SÁCH HÌNH
HÌNH

TRANG

Hình 2.1: Sơ đồ khối hệ thống ......................................................................... 6
Hình 2.2: Vi điều khiển PIC18F4550 .............................................................. 8
Hình 2.3: Mặt trên module ESP8266 .............................................................. 8
Hình 2.4: Mặt dƣới module ESP8266 ............................................................. 9
Hình 2.5: MOC3020 ........................................................................................ 10
Hình 2.6: TRIAC BTA12 ................................................................................ 10
Hình 2.7: Sơ đồ khối nguồn............................................................................. 11
Hình 2.8: Module nguồn.................................................................................. 11
Hình 2.9: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển ................................................... 12
Hình 2.10: Sơ đồ nguyên lý khối điều khiển tải .............................................. 13
Hình 2.11: Phác thảo giao diển trên điện thoại Android ................................. 17
Hình 2.12: Lƣu đồ giải thuật ........................................................................... 18
Hình 2.13: Lƣu đồ chƣơng trình Vi điều khiển ............................................... 20
Hình 2.14: Trang Google drive ....................................................................... 27
Hình 2.15: Trang Google biểu mẫu ................................................................. 27
Hình 2.16: Trang Google biểu mẫu đã đƣợc định dạng .................................. 28
Hình 2.17: Thuộc tính của trang Google biểu mẫu ......................................... 29
Hình 3.1: Giao diện bắt đầu ............................................................................. 30
Hình 3.2: Giao diện kết nối ............................................................................. 31
Hình 3.3: Giao diện App android .................................................................... 32
Hình 3.4: SĐK bố trí linh kiện trên board ....................................................... 32
Hình 3.5: Sơ đồ mạch in mặt dƣới................................................................... 33

ii

do an

Hình 3.6: Sơ đồ bố trí linh kiện trên board ...................................................... 34
Hình 3.7: Sơ đồ bố trí linh kiện mạch in mặt dƣới .......................................... 35
Hình 3.8: Mạch điều khiển và module ESP8266 ............................................ 36
Hình 3.9: Mặt trƣớc thiết bị ............................................................................. 36
Hình 3.10: Phần cứng hồn chỉnh ................................................................... 37

iii

do an


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN QUA WIFI TRÊN ĐIỆN THOẠI ANDROID

Chƣơng 1:
TỔNG QUAN
1.1 Tổng Quan Về Lĩnh Vực Nghiên Cứu
Trong thời đại ngày nay, với sự bùng nổ của các ngành khoa học kỹ thuật nói chung và
cơng nghệ điện tử nói riêng, việc sử dụng điện thoại thông minh để hỗ trợ các công việc trong
cuộc sống hằng ngày là hết sức cần thiết và là nhu cầu của mỗi chúng ta.
Trong những thập niên gần đây, bƣu chính viễn thơng đã phát triển mạnh mẽ, đặc biệt
là mạng lƣới Internet không dây ngày càng trở nên phổ biến với tốc độ truy cập đƣợc nâng
cao và chi phí hợp lý, điển hình nhƣ việc tập đồn Facebook phóng vệ tinh nhân tạo phát wifi
miễn phí cho ngƣời dân ở châu Phi, thì việc sử dụng mạng không dây để kết nối và điều khiển
càng trở nên dễ dàng và tiện lợi hơn.
Android là một hệ điều hành dựa trên nền tảng Linux đƣợc thiết kế dành cho các thiết
bị di động có màn hình cảm ứng nhƣ điện thoại thơng minh và máy tính bảng, đƣợc các hãng
điện tử nổi tiếng thế giới nhƣ Samsung, Sony, Motorola, LG, … sử dụng trên các dịng sản
phẩm của mình. Do là nền tảng điện thoại thơng minh phổ biến nhất thế giới và có mã nguồn
mở nên việc lập trình và viết ứng dụng trên Android để mở rộng các chức năng của thiết bị

trở nên dễ dàng và hiệu quả.
1.2 Mục Đích Của Đề Tài
-

Thiết kế và thực hiện board mạch để điều khiển, giám sát thiết bị điện trong nhà có 5
ngõ ra với tổng chịu tải đến 10A-220VAC
Thiết kế và thực hiện ứng dụng điều khiển, giám sát thiết bị điện chạy trên điện
thoại android.
Điều khiển và giám sát thiết bị qua mạng wifi nội bộ.

1.3 Nhiệm Vụ Và Giới Hạn Của Đề Tài
1.3.1 Nhiệm Vụ
-

Tìm hiểu các đối tƣợng điều khiển trong Android Studio.
Tạo giao diện và viết ứng dụng cơ bản.
Thiết kế mạch nguồn và board điều khiển.
Làm board mẫu và test các kết nối.
Giao tiếp module wifi với board mẫu.
Gửi dữ liệu cơ bản giữa Android và board.
Phát triển các chức năng mở rộng.

TRẦN HOÀNG HÀ

do an

2


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN QUA WIFI TRÊN ĐIỆN THOẠI ANDROID

- Test các chức năng và chạy thử.
- Xây dựng bố cục cho báo cáo đồ án tốt nghiệp.
- Viết báo cáo đồ án tốt nghiệp.
- Đóng gói sản phẩm.
- Hồn thiện đồ án.
- Báo cáo đề tài tốt nghiệp.
1.3.2 Giới Hạn
Trong khuôn khổ của đề tài chúng em xin giới hạn đề tài nhƣ sau:
-

Board mạch sử dụng vi điều khiển Pic họ 18F.

-

Điều khiển thiết bị điện trong nhà qua mạng wifi nội bộ.

-

Ứng dụng có thể điều khiển bật tắt và theo dõi hoạt động của thiết bị.

1.4 Phƣơng Pháp Nghiên Cứu
Do thời gian thực hiện đồ án ngắn, cũng nhƣ kinh nghiệm nghiên cứu khoa học chƣa
nhiều vì thế nhóm thực hiện đề tài sử dụng các phƣơng pháp chủ yếu sau:
-

Phƣơng pháp phân tích tổng hợp lý thuyết:
 Giai đoạn đầu của quá trình thực hiện đồ án là tìm kiếm và phân chia tài liệu tham
khảo theo từng nội dung riêng để dễ dàng tìm hiểu.
 Nhờ sự trợ giúp từ giáo viên hƣớng dẫn, sách tham khảo và giáo trình trong thƣ

viện, nguồn tài liệu số tìm đƣợc trên mạng thông qua các diễn đàn điện tử.
- Phƣơng pháp thực nghiệm khoa học:
 Cùng với việc tìm kiếm, đọc hiểu tài liệu là ứng dụng các lý thuyết để thực hiện đề
tài nhƣ: vẽ sơ đồ nguyên lý, lập trình và chạy mơ phỏng trên phần mềm chun
dụng.
 Các phƣơng pháp trên đã đƣợc học trong các môn thực tập trên trƣờng và quá trình
tự tìm hiểu và tích luỹ kinh nghiệm của nhóm.
1.5 Tóm Tắt Đề Tài
Nhƣ vậy, với các yêu cầu về nhiệm vụ và mục tiêu đề ra, đồ án đƣợc xây dựng bao gồm
các chƣơng sau:
 Chƣơng 1: Tổng Quan - chƣơng này trình bày khái quát về lĩnh vực nghiên cứu,
tình hình nghiên cứu, tầm quan trọng và mục đích nghiên cứu để ngƣời ngƣời thực
hiện đề tài đặt ra mục tiêu.

TRẦN HOÀNG HÀ

do an

3


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN QUA WIFI TRÊN ĐIỆN THOẠI ANDROID

 Chƣơng 2: Thiết kế hệ thống - chƣơng này sẽ trình bày quá trình thiết kế, xây
dựng phần cứng của đồ án nhƣ: sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lý, mạch in, mạch thi
công…, thiết kế, xây dựng phần mềm của đồ án nhƣ: giao diện điều khiển trên máy
tính, lƣu đồ, giải thuật chƣơng trình…
 Chƣơng 3: Kết quả thi cơng - trình bày những kết quả đạt đƣợc sau quá trình thực
hiện đồ án, so sánh với mục tiêu đặt ra.

 Chƣơng 4: Kết luận và hƣớng phát triển - trình bày những yêu cầu đạt đƣợc và
hƣớng phát triển của đề tài trong tƣơng lai.

TRẦN HOÀNG HÀ

do an

4


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN QUA WIFI TRÊN ĐIỆN THOẠI ANDROID

Chƣơng 2:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG
2.1. BÀI TỐN THIẾT KẾ
Để đảm bảo tính an tồn cho các thiết bị điện gia dụng, tiết kiệm chi phí sử dụng,
phòng ngừa cháy nổ do chập điện gây ra, chúng ta cần có một cách thức để điều khiển các
thiết bị điện từ xa giúp kiểm soát các thiết bị điện trong nhà hoặc các dây chuyền sản xuất,
các robot hoạt động trong những môi trƣờng nguy hiểm một cách dễ dàng mà không bị giới
hạn về khoảng cách địa lý.
Từ các lý do trên, nhóm đặt ra một số yêu cầu để thực hiện nhƣ sau:
-

Thiết kế và thực hiện board mạch để điều khiển, giám sát thiết bị điện trong nhà có
5 ngõ ra với tổng chịu tải đến 10A-220VAC
Thiết kế và lập trình ứng dụng điều khiển, giám sát thiết bị điện chạy trên điện
thoại Android.
Điều khiển và giám sát thiết bị qua mạng wifi.

2.2. THIẾT KẾ PHẦN CỨNG

2.2.1 SƠ ĐỒ KHỐI PHẦN CỨNG

TRẦN HOÀNG HÀ

do an

5


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN QUA WIFI TRÊN ĐIỆN THOẠI ANDROID

GOOGLE
SPREADSHEET

ỨNG DỤNG
ANDROID

MODULE
WIFI

NGUỒN

VI ĐIỀU KHIỂN

ĐIỀU KHIỂN TẢI

Hình 2.1: Sơ đờ khớ i của hê ̣ thớ ng.

Chƣ́c Năng Tƣ̀ng Khố i:
Khối Module wifi: ứng dụng trên điện thoại Android gửi tín hiệu điều khiển đến module

wifi, khối này nhận tín hiệu và đƣa vào khối vi điều khiển để xử lý và gửi dữ liệu điều khiển
cho ứng dụng trên Android để theo dõi. Khối còn có chức năng gửi dữ liệu điều khiển lên
google spreadsheets để giám sát.
TRẦN HOÀNG HÀ

do an

6


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN QUA WIFI TRÊN ĐIỆN THOẠI ANDROID

Khối google spreadsheet: Dữ liệu điều khiển cũng nhƣ thời gian bật tắt sẽ đƣợc gửi lên
google spreadsheets để tổng hợp và lƣu trữ, phục vụ cho việc giám sát và theo dõi hệ thống.
Khối vi điều khiển: khởi động khối wifi, xử lý dữ liệu điều khiển từ khối module wifi, gửi dữ
liệu điều khiển và theo dõi qua mạng internet lên google spreadsheet và điều khiển đóng ngắt
tải
Khối điều khiển tải: chỉ thị tải đang đƣợc điều khiển, gồm có led kèm nút nhấn để báo hiệu và
điều khiển tay, dùng opto MOC3020 để cách ly điện xoay chiều và một chiều.
Khối nguồn: cung cấp nguồn cần thiết để toàn hệ thống làm việc ổn định và chính xác. Cung
cấp nguồn cho các khối khác, với 2 mức nguồn DC là 5V và 3V3 tùy điện áp sử dụng đầu vào
của từng khối.

2.2.2 THIẾT KẾ CHI TIẾT PHẦN CỨNG
2.2.2.1 VI ĐIỀU KHIỂN
Chức năng chính của vi điều khiển là:
-

Khởi động và nhận dữ liệu từ module wifi qua cổng UART. Vi điều khiển sẽ xử
lý dữ liệu rồi sử dụng tập lệnh AT gửi lệnh điều khiển cho module wifi để gửi

vào điện thoại hoặc vào google spreadsheets.

-

Điều khiển tải và led hiển thị để báo hiệu hoạt động.

-

Theo dõi và giám sát hoạt động trên tải và gửi các hoạt động này lên google
spreadsheets.

PIC18F4550 là vi điều khiển 8-bits đa chức năng. Nó có 32KB bộ nhớ chƣơng
trình, 2KB bộ nhớ SRAM và 256 byte bộ nhớ EEPROM để lƣu trữ dữ liệu khi mất
điện. PIC18F4550 có 35 I/O, 2 Timer 8 bit, 2 Timer 16 bit, Interupt và có dải điện áp
hoạt động trong khoảng 1.8-5.5V. Nó cịn hỗ trợ cổng giao tiếp nối tiếp UART cho
phép truyền nhận dữ liệu giữa vi điều khiển và thiết bị ngoại vi. Có thể truyền nhận với
nhiều tốc độ baud khác nhau nhƣ: 4800bps, 9600bps… Trong đề tài này vi điều khiển
truyền nhận dữ liệu với module wifi đƣợc thiết lập tốc độ baud 9600bps.
Với giá thành rẻ và dễ tìm kiếm, PIC 18F4550 đáp ứng nhu cầu của ứng dụng mà
nhóm đặt ra vì vậy nhóm chọn PI18F4550 làm vi điều khiển để sử dụng.

TRẦN HOÀNG HÀ

do an

7


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN QUA WIFI TRÊN ĐIỆN THOẠI ANDROID

Hình 2.2: Vi điều khiển PIC18F4550

2.2.2.2 MODULE WIFI
Module ESP8266 là module truyền nhận WiFi đơn giản dựa trên chip ESP8266 SoC
của hãng Espressif và đƣa sẵn ra các chân kết nối. Module có 8 chân gồm: chân nguồn 3.3 V,
chân RESET, chân GND, chân CH_PD, 2 chân giao tiếp UART là TX và RX, chân IO0 và
IO2.
Với giá thành rẻ và khả năng hoạt động ổn định, có thể kết nối với mạng wifi có sẵn hoặc
tự tạo ra mạng wifi riêng lên đến 5 kết nối, module wifi ESP8266 rất phù hợp cho ứng dụng
Internet of Things (IoT). Vì vậy nhóm sử dụng module ESP8266 để truyền nhận dữ liệu
khơng dây.

Hình 2.3: Mặt trên module ESP8266

TRẦN HOÀNG HÀ

do an

8


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN QUA WIFI TRÊN ĐIỆN THOẠI ANDROID

Hình 2.4: Mặt dƣới module ESP8266
Để module hoạt động và giao tiếp với PIC ta cấp nguồn 3.3 V vào chân nguồn của module
và nối GND chung với mass của PIC. Chân RESET kết nối với một chân ngõ ra của PIC, để
khởi động, tắt hoặc reset module ESP8266. Chân TX và RX của module kết nối lần lƣợt với
chân RX và TX của pic (chân C6 và C7).
2.2.2.3 KHỐI ĐIỀU KHIỂN TẢI
 MOC3020

Là Triac điều khiển cách ly quang học, chứa diode phát quang hồng ngoại và
một tia sáng kích hoạt bán dẫn chuyển đổi song song có chức năng nhƣ một Triac.
Dùng để điều khiển một triac khác điều khiển điện trở, cuộn cảm trong mạch 240VAC.
Tác dụng của MOC3020 là để cách ly thành phần điện xoay chiều và một chiều trong
mạch.

Hình 2.5: MOC3020

TRẦN HOÀNG HÀ

do an

9


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN QUA WIFI TRÊN ĐIỆN THOẠI ANDROID

 TRIAC BTA12
Là một linh kiện bán dẫn có ba cực năm lớp, làm việc nhƣ 2 Thyristor mắc song
song ngƣợc chiều, có thể dẫn điện theo hai chiều. Mạch sử dụng triac BTA12 để
điều khiển các tải xoay chiều 220V yêu cầu dòng cung cấp lên đến 10A. Do đó
sử dụng BTA12 là phù hợp vì có thể chịu dịng đến 12A.

Hình 2.6: triac BTA12
2.2.2.4 KHỐI NGUỒN
Trong mạch khối nguồn cung cấp điện áp có giá trị 5V dịng đến 1A nên ta chọn
module nguồn dùng IC TNY255 vì IC này nếu có Vin = 2.5 V ÷ 26 V thì Vout = 5 V có thể
chỉnh đƣợc qua diode Zener và Iload lên đến 2A, công suất tối đa 10W. Điện áp ra của mạch có
thể sử dụng trực tiếp cho vi điều khiển vì đã có khâu lọc phụ, lọc gai điện áp của nguồn
flyback, sau đó tinh chỉnh qua biến trở để giảm điện áp từ 5 V xuống điện áp 3.3V cho

module ESP8266 dùng IC LM317 có thể chịu dịng đến 1.5A.
Bảng 2.1: Dịng tiêu thụ lớn nhất của tồn hệ thống
Module

TRẦN HỒNG HÀ

Dịng tiêu thụ

Mạch điều khiển

215mA

Module wifi ESP8266

250mA

LED và OPTO

125mA

Tổng

590mA

do an

10


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN QUA WIFI TRÊN ĐIỆN THOẠI ANDROID

Với tổng dòng tiêu thụ khoảng 600mA nên nhóm sử dụng module nguồn dùng biến áp
xung ngõ ra 5V-700mA để cung cấp nguồn cho hệ thống, kết hợp với IC ổn áp LM317
để lấy áp 3.3V cung cấp cho module wifi.

Hình 2.7: Sơ đồ nguyên lý khối nguồn

Hình 2.8: Module nguồn
TRẦN HỒNG HÀ

do an

11


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN QUA WIFI TRÊN ĐIỆN THOẠI ANDROID

2.2.3 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠCH ĐIỀU KHIỂN

Hình 2.9: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển
TRẦN HOÀNG HÀ

do an

12


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN QUA WIFI TRÊN ĐIỆN THOẠI ANDROID

Hình 2.10: Sơ đồ nguyên lý khối điều khiển tải

TRẦN HOÀNG HÀ

do an

13


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN QUA WIFI TRÊN ĐIỆN THOẠI ANDROID

2.3 THIẾT KẾ PHẦN MỀM TRÊN ĐIỆN THOẠI ANDROID
2.3.1 LẬP TRÌNH MẠNG TRONG ANDROID
Do ứng dụng dùng để điều khiển thiêt bị qua mạng wifi nội bộ nên cần có liên kết
mạng.
Lập trình mạng trong android đƣợc hỗ trợ trực tiếp bởi lớp java.net của ngơn ngữ java.
Trong đó có hai lớp cơ bản sau để xây dựng lên một ứng dụng mạng sử dụng Socket.
 Lớp InetAddress
- Lớp InetAddress đƣợc sử dụng để biểu diễn các địa chỉ IP trong một ứng dụng
mạng. Lớp này đƣợc sử dụng bởi hầu hết các lớp mạng, bao gồm Socket,
ServerSocket, DatagramSocket, DatagramPacket,…
- Nó bao gồm hai trƣờng thông tin :
+ hostName (một đối tƣợng kiểu String)
+ address (một số kiểu int).
Các trƣờng này không phải là trƣờng public, vì thế ta khơng thể truy xuất chúng
trực tiếp.
- Mơ tả mơ hình khai báo đối tƣợng InetAddress :
public class InetAddress
{
private String hostName;
private int address;
public String getHostName()

{
return hostName;
}
};
 Phƣơng Thức và Thuộc Tính

TRẦN HỒNG HÀ

do an

14