Thiết kế và thi công hệ thống điều khiển nhà thông minh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CNKT ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỀU
KHIỂN NHÀ THÔNG MINH

GVHD: THS. NGUYỄN TRƯỜNG DUY
SVTH: CAO THỊ LAN ANH
PHẠM THỊ NGỌC HÂN

SKL009703

Tp.Hồ Chí Minh, tháng 1/2023


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 – Y SINH
---------------------------------

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

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG

ĐIỀU KHIỂN NHÀ THÔNG MINH

GVHD: ThS. Nguyễn Trường Duy
SVTH: Cao Thị Lan Anh

18161183

Phạm Thị Ngọc Hân 18161214

Tp. Hồ Chí Minh – 01/2023
1


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 – Y SINH
---------------------------------

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

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG
ĐIỀU KHIỂN NHÀ THÔNG MINH

GVHD: ThS. Nguyễn Trường Duy
SVTH: Cao Thị Lan Anh

18161183

Phạm Thị Ngọc Hân 18161214

Tp. Hồ Chí Minh – 01/2023
i


TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
----o0o---Tp. Hồ Chí Minh, ngày 26 tháng 09 năm 2022

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: Cao Thị Lan Anh
Phạm Thị Ngọc Hân
Chuyên ngành:
Điện tử Công nghiệp
Hệ đào tạo:
Đại học chính quy
Khóa:
2018
I.

MSSV: 18161183
MSSV: 18161214
Mã ngành: 161
Mã hệ:
1

Lớp: 18161DT

TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NHÀ
THÔNG MINH.

II. NHIỆM VỤ
1. Các số liệu ban đầu:
Đề tài sử dụng bao gồm: 1 Kit Raspberry Pi 4 model B, module wifi ESP-32, 4 module
Relay 5V 1 kênh, một màn hình Nextion (HMI), động cơ Servo, cảm biến nhiệt độ, độ
ẩm DHT-11, cảm biến khí gas MQ-135, cảm biến mưa.
Ngơn ngữ lập trình: Python, C.
2. Nội dung thực hiện:
-

Nội dung 1: Kết nối module wifi ESP32 với các module cảm biến có trong hệ thống.

-

Nội dung 2: Kết nối module wifi ESP32 với Internet để cập nhật dữ liệu dùng cho
việc hiển thị và nhận lệnh điều khiển.

-

Nội dung 3: Nghiên cứu xây dựng một ứng dụng Android giao tiếp giữa người dùng
và hệ thống.

-

Nội dung 4: Nghiên cứu xây dựng hệ thống trợ lý ảo hỗ trợ điều khiển các thiết bị
trong hệ thống.

-

Nội dung 5: Thiết kế và vẽ mơ hình nhà thơng minh 3D hệ thống và vi mạch.

-

Nội dung 6: Nguyên cứu, tìm hiểu để lập trình các giao tiếp với hệ thống.

-

Nội dung 7: Thi cơng mạch, phần cứng và mơ hình, chạy thử nghiệm và hiệu chỉnh
hệ thống.

-

Nội dung 8: Viết và hoàn chỉnh báo cáo đề tài thực hiện.
ii


-

Nội dung 9: Bảo vệ luận văn.

III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:

13/09/2022

IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:

29/12/2022

V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: ThS. Nguyễn Trường Duy
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

BM. ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

iii


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

CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC
----o0o---Tp. Hồ Chí Minh, ngày 26 tháng 09 năm 2022

LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: Cao Thị Lan Anh

MSSV: 18161183

Lớp: 18161DT1

Họ tên sinh viên: Phạm Thị Ngọc Hân
MSSV: 18161214
Lớp: 18161DT2
Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NHÀ THÔNG
MINH.

Xác nhận
Tuần/ngày
Nội dung
GVHD
Tuần 1
(11/09 – 18/09)

- Gặp GVHD để nghe phổ biến yêu cầu làm
đồ án, tiến hành chọn đồ án.
- Tìm hiểu các đề tài nghiên cứu có liên
quan.

Tuần 2

- GVHD tiến hành xét duyệt đề tài.

(19/09 – 25/09)

- Nộp đề cương chi tiết cho bộ mơn.
- Viết tóm tắt nội dung đề tài đã chọn.

Tuần 3

- Viết lịch trình thực hiện đồ án tốt nghiệp.

(26/09 – 02/10)

- Tìm hiểu đề tài và các kiến thức liên quan
đến đề tài.

Tuần 4
(03/10 – 09/10)

Tuần 5
(10/10 – 16/10)

Tuần 6
(17/09 – 23/10)
Tuần 7
(24/10 – 30/10)

- Tìm hiểu nguyên lý hoạt động và lựa chọn
các thiết bị sử dụng cho đề tài.
- Tìm hiểu về cách giao tiếp giữa các cảm
biến, module wifi và cách kết nối các linh
kiện sử dụng trong đề tài.
- Tiến hành thiết kế sơ đồ khối, giải thích
chức năng các khối.
- Tính tốn, lựa chọn linh kiện sử dụng
trong từng khối.
- Thiết kế sơ đồ ngun lý tồn mạch, giải
thích sơ đồ ngun lý hoạt động của mạch.
- Mô phỏng mạch.
- Tiến hành tính tốn để bố trí linh kiện phù
hợp, vẽ mạch PCB.
iv


- Hoàn chỉnh mạch in.
Tuần 8

(31/10 – 06/11)
Tuần 9

- Tiến hành thi công mạch.
- Báo cáo tiến độ với GVHD
- Kiểm tra và hồn thiện mạch thi cơng.

(07/11 – 13/11)

- Thiết kế, xây dựng mơ hình cho hệ thống.

Tuần 10

- Vẽ lưu đồ giải thuật, viết chương trình cho
hệ thống.

(14/11 – 20/11)
Tuần 11
(21/11 – 27/11)
Tuần 12
(28/11 – 04/12)
Tuần 13
(05/12 – 11/12)
Tuần 14
(12/12 – 18/12)
Tuần 15
(19/12 – 25/12)
Tuần 16
(26/12 – 01/01)

- Lập trình cho Arduino hoạt động, điều
khiển và xử lý dữ liệu từ cảm cảm biến.
Thiết kế App Android truyền, nhận dữ liệu
giữa Firebase, App với hệ thống điều khiển.
- Kiểm tra và sửa lỗi.
- Hoàn thiện giao diện App và mơ hình.
- Chạy thử và hiệu chình tồn bộ hệ thống.
- Kiểm tra hoạt động hệ thống và sửa lỗi.
- Viết báo cáo hoàn chỉnh.
- Làm slide báo cáo
Hoàn thiện báo cáo và in báo cáo

Báo cáo với GVHD

GV HƯỚNG DẪN
(Ký và ghi rõ họ và tên)

v


LỜI CAM ĐOAN
Đề tài đồ án tốt nghiệp “Thiết kế và thi công hệ thống điều khiển nhà thông
minh” là do nhóm chúng em bao gồm Cao Thị Lan Anh và Phạm Thị Ngọc Hân thực
hiện dưới sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Trường Duy, dựa trên những đề tài và một số
tài liệu có liên quan đến đề tài của nhóm, nhóm em đã tham khảo để có thêm nguồn thông
tin và lượng kiến thức vừa đủ phục vụ cho việc hồn thành đề tài tốt nhất có thể và đã
trích dẫn nguồn đầy đủ và rõ ràng. Nhóm chúng em xin cam kết không sao chép từ các
tài liệu hay cơng trình nào có liên qua hay ở bất kỳ đề tài nào trước đó. Nếu có bất kỳ vấn
đề gian lận nào, nhóm xin chịu tồn bộ trách nhiệm về đề tài của mình.

Người thực hiện
Cao Thị Lan Anh
Phạm Thị Ngọc Hân

vi


LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên, nhóm chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến Thầy
Nguyễn Trường Duy _ Giảng viên của bộ môn Điện tử công nghiệp – Y sinh đã trực tiếp
hướng dẫn và tận tình, giúp đỡ tạo điều kiện để nhóm chúng em hồn thành tốt đề tài.
Nhóm em xin chân thành cảm ơn các quý thầy cô đã và đang công tác tại khoa
Điện – Điện tử đã dạy dỗ, truyền đạt cho chúng em những kiến thức chuyên ngành cần
thiết, góp ý và chia sẻ nhiều kinh nghiệm quý báu, tạo cho chúng em một nền tảng vững
chắc trong một môi trường học tập và rèn luyện cực kỳ chất lượng đủ cho nhóm chúng
em thực hiện tốt đề tài.
Ngồi ra, nhóm xin gởi lời cảm ơn chân thành đến gia đình, người thân, anh chị,
bạn bè trong lớp 18161DT đã bên cạnh và hỗ trợ chúng em trong suốt quãng đường đại
học, góp ý và chia sẻ tận tình giúp chúng em có nhiều động lực, ý chí dốc hết sức mình
học tập và thực hiện thành cơng đồ án tốt nghiệp.
Cuối cùng, chúng em xin cám ơn ngôi nhà thứ hai, trường Đại học Sư phạm Kỹ
thuật Thành phố Hồ Chí Minh, gia đình thứ hai – khoa Điện - Điện tử, cùng tất cả q
thầy cơ đã dìu dắt và nâng đỡ hết mình, cùng sự hỗ trợ của bạn bè trong suốt thời gian
qua, để chúng em có thể tự trang bị đầy đủ, tất cả các kiến thức lẫn các kỹ năng mềm
nhằm góp phần phục vụ con đường tương lai phía trước. Chúng em sẽ ln nhớ mãi về
khoảng thời gian gắn bó với trường, và ln tự hào vì một phần thanh xn thuộc về ngôi
nhà Đại học Sư phạm Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh.
Xin trân trọng cảm ơn!

Người thực hiện đề tài

Cao Thị Lan Anh
Phạm Thị Ngọc Hân

vii


TĨM TẮT
Nhà thơng minh đang trở thành giải pháp tối ưu và hiện đại bậc nhất ở thời điểm
công nghệ ngày càng được nâng cao. Ngày nay, con người đã và đang trải nghiệm cuộc
sống mới mẽ cùng với những tiện ích mà nhà thơng minh mang lại giúp ích cho cuộc sống
của họ thêm màu sắc và thú vị hơn. Vì mục đích đó, nhóm đã nghiên cứu và tiến hành
thực hiện đề tài “ Thiết kế và thi công hệ thống điều khiển nhà thông minh” sử dụngcác trợ
lý ảo hạn chế tối đa những thao tác tay chân, tối ưu hóa mọi điều khiển của con người chỉ
bằng giọng nói, một cú chạm lên màn hình điện thoại là đã có thể vận hành tồn bộ hệ
thống thiết bị trong nhà. Đề tài ứng dụng trợ lý ảo dựa trên nền tảng kit Raspberry Pi 4
Model B sử dụng ngơn ngữ lập trình Python. Sau khi hệ thống hồn chỉnhthu được kết quả
là một hệ thống có khả năng điều khiển được các thiết bị điện trong nhàbằng thao tác tay
thông thường, bằng cú chạm bật tắt trên phần mềm đã thiết lập và có thể thực hiện điều
khiển thơng minh bằng giọng nói. Các kết quả đo được từ các cảm biếnhiển thị qua màn
hình Nextion HMI và trực tiếp điều khiển thông qua app trên điện thoạiAndroid.

viii


MỤC LỤC
NHIỆM VỤ KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ............................................................. II
LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ................................... IV
LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................... VI
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................ VII
TÓM TẮT ............................................................................................................. VIII

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ................................................................................... 1
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................. 1
1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI: ....................................................................................... 2
1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU............................................................................ 3
1.4 GIỚI HẠN ....................................................................................................... 3
1.5 BỐ CỤC........................................................................................................... 4
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ....................................................................... 6
2.1 TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG TRỢ LÝ ẢO .............................................. 6
2.2 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG ........................................................................... 7
2.2.1 Raspberry Pi 4 Mode B ............................................................................ 7
2.2.2 Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11............................................................ 9
2.2.3 Cảm biến khí gas MQ135 ......................................................................... 9
2.2.4 Giới thiệu về động cơ Servo ................................................................... 11
2.2.5 Cảm biến mưa ......................................................................................... 12
2.2.6 Module Wifi ESP32 ............................................................................... 13
2.2.7 Màn hình Nextion HMI .......................................................................... 14
2.2.8 Tổng quan về RFID ................................................................................ 17
2.2.9 Module Relay ......................................................................................... 21
2.2.10 Còi báo Buzzer KY-012 ....................................................................... 21
CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ........................................................ 23
3.1 GIỚI THIỆU .................................................................................................. 23
3.2 TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG .................................................. 24
3.2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống .................................................................. 24
3.2.2 Tính tốn và thiết kế các khối trong hệ thống ........................................ 26
3.2.3 Thiết kế sơ đồ nguyên lý toàn hệ thống ................................................. 35
3.2.4 Thiết kế sơ đồ kết nối tồn hệ thống ...................................................... 36
3.2.5 Thiết kế mơ hình hệ thống ...................................................................... 38
CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG............................................................... 41
ix

4.1 GIỚI THIỆU .................................................................................................. 41
4.2 THI CÔNG HỆ THỐNG ............................................................................... 42
4.2.1 Thi cơng mơ hình nhà thơng minh ......................................................... 42
4.2.2 Thiết kế giao diện màn hình Nextion HMI: ........................................... 45
4.2.3 Thiết kế App Android............................................................................. 47
4.3 ĐÓNG GÓI VÀ KIỂM TRA MƠ HÌNH ...................................................... 49
4.3.1 Đóng gói bộ điều khiển .......................................................................... 49
4.3.2 Kiểm tra mơ hình .................................................................................... 50
4.4 LẬP TRÌNH HỆ THỐNG ............................................................................. 51
4.4.1 Lưu đồ giải thuật .................................................................................... 51
CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ - NHẬN XÉT - ĐÁNH GIÁ ....................................... 58
5.1 KẾT QUẢ CHẠY MƠ HÌNH ....................................................................... 58
5.1.1 Giao diện hiển thị trên màn hình HMI: .................................................. 58
5.1.2 Kết quả mơ hình thực tế ......................................................................... 59
5.1.3 Kết quả giao diện hiển thị ...................................................................... 60
5.2 NHẬN XÉT - ĐÁNH GIÁ ............................................................................ 65
5.2.1 Nhận xét.................................................................................................. 65
5.2.2 Đánh giá.................................................................................................. 65
5.3 DỰ TOÁN ĐỀ TÀI ....................................................................................... 66
CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN..................................... 67
6.1 KẾT LUẬN ................................................................................................... 67
6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ................................................................................ 68
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 70
PHỤ LỤC................................................................................................................. 71

x


LIỆT KÊ HÌNH VẼ

Hình

Trang

Hình 2.1: Raspberry Pi 4 Model B.................................................................................. 7
Hình 2.2: Cấu trúc bên trong Kit Raspberry Pi 4 Mode B .............................................. 8
Hình 2.3: Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT-11................................................................. 9
Hình 2.4: Cảm biến khí gas MQ135. .............................................................................. 10
Hình 2.5: Sơ đồ chân của cảm biến MQ135. .................................................................. 10
Hình 2.6: Động cơ Servo. ............................................................................................... 11
Hình 2.7: Cảm biến mưa. ................................................................................................ 12
Hình 2.8: Hình ảnh thực tế của Module ESP32-WOOM-32 .......................................... 14
Hình 2.9: Màn hình HMI Nextion 4.3 inch .................................................................... 15
Hình 2.10: Sơ đồ chân giao tiếp của chuẩn UART......................................................... 16
Hình 2.11: Clock Diagram của chuẩn UART ................................................................. 16
Hình 2.12: Mạch RFID NRF 13.56MHz. ....................................................................... 17
Hình 2.13: Sơ đồ chân mạch RFID. ................................................................................ 18
Hình 2.14: Thẻ RFID. ..................................................................................................... 19
Hình 2.15: Giao tiếp SPI. ................................................................................................ 19
Hình 2.16: Giao tiếp với nhiều slave. ............................................................................. 20
Hình 2.17: Module relay 1 kênh. .................................................................................... 21
Hình 2.18: Cịi báo Buzzer KY-012 ............................................................................... 22
Hình 3.1: Sơ đồ khối của hệ thống .................................................................................. 24
Hình 3.2: Sơ đồ kết nối của khối cảm biến. .................................................................... 28
Hình 3.3: Sơ đồ kết nối của khối điều khiển trung tâm .................................................. 29
Hình 3.4: Sơ đồ kết nối ngoại vi của Raspberry Pi 4 ...................................................... 30
Hình 3.5: Sơ đồ kết nối khối điều khiển đèn, quạt.......................................................... 31
Hình 3.6: Sơ đồ kết nối của khối hiển thị. ...................................................................... 32
Hình 3.7: Sơ đồ kết nối khối cảnh báo ............................................................................ 33
Hình 3.8: Nguồn tổ ong 12V ........................................................................................... 34

Hình 3.9: Nguồn Adapter 5,1V – 3A chuyên dụng dành riêng cho Raspberry ............... 35
Hình 3.10: Sơ đồ ngun lý tồn hệ thống ..................................................................... 35
Hình 3.11: Sơ đồ kết nối của các thiết bị với module ESP32 ......................................... 36
x


Hình 3.12: Sơ đồ kết nối của Raspberry Pi ................................................................... 37
Hình 3.13: Sơ đồ bố trí linh kiện tồn bộ hệ thống. ...................................................... 37
Hình 3.14: Mơ hình nhà thơng minh thiết kế 3D. ......................................................... 38
Hình 3.15: Mặt từ trên cao nhìn xuống của ngơi nhà ................................................... 38
Hình 3.16: Mặt phía trước của ngơi nhà ....................................................................... 39
Hình 3.17: Mặt phía sau của ngơi nhà .......................................................................... 39
Hình 3.18: Mặt bên phải ngơi nhà ................................................................................ 40
Hình 3.19: Mặt bên trái ngơi nhà .................................................................................. 40
Hình 4.1: Lắp ráp mơ hình nhà ..................................................................................... 42
Hình 4.2: Thi cơng mạch điều khiển ESP32 ................................................................. 43
Hình 4.3: Thi cơng mạch điều khiển tồn hệ thống ...................................................... 43
Hình 4.4: Thi công mạch điều khiển đèn quạt tầng trệt ................................................ 44
Hình 4.5: Thi cơng mạch điều khiển đèn quạt tầng 1 ................................................... 44
Hình 4.6: Giao diện hiển thị đầu tiên của màn hình Nextion HMI. .............................. 45
Hình 4.7: Giao diện hiển thị dữ liệu cảm biến của màn hình Nextion HMI. ................ 45
Hình 4.8: Giao diện điều khiển thiết bị của màn hình Nextion HMI. .......................... 46
Hình 4.9: Giao diện set wifi của màn hình Nextion HMI. ............................................ 46
Hình 4.10: Giao diện trang chủ của App Android. ....................................................... 47
Hình 4.11: Giao diện hiển thị dữ liệu cảm biến của App Android ............................... 47
Hình 4.12: Giao diện điều khiển thiết bị của App Android. ......................................... 48
Hình 4.13: Sơ đồ bố trí các các module cảm biến, Raspberry, màn hình Nextion HMI..
.......................................................................................................................................49
Hình 4.14: Sơ đồ bố trí của hộp điều khiển dùng trợ lý ảo. .......................................... 49
Hình 4.15: Lưu đồ giải thuật của chương trình chính trên module wifi ESP32 ........... 52

Hình 4.16: Lưu đồ giải thuật chương trình con xử lý màn hình Nextion ..................... 52
Hình 4.17: Lưu đồ giải thuật chương trình con điều khiển thiết bị .............................. 53
Hình 4.18: Lưu đồ giải thuật chương trình con đọc dữ liệu cảm biến .......................... 54
Hình 4.19: Lưu đồ chương trình con xử lý truyền và nhận dữ liệu giữa ESP32 với cơ sở
dữ liệu ........................................................................................................................... 55
Hình 4.20: Lưu đồ giải thuật của chương trình chính trên Kit Raspberry Pi ............... 56
Hình 4.21: Truy cập vào phần mềm để kết nối cho màn hình Nextion HMI ............... 57
Hình 4.22: Giao diện xuất hiện đầu tiên sau khi đã kết nối .......................................... 58
Hình 4.23: Giao diện hiển thị theo dõi chỉ số của các cảm biến ................................... 58
xi


Hình 4.24: Giao diện điều khiển bật, tắt các thiết bị .................................................... 59
Hình 4.25: Giao diện kết nối Wifi cho màn hình HMI ................................................. 59
Hình 4.26: Giao diện hiển thị chỉ số của các cảm biến trên App Android ................... 60
Hình 4.27: Giao diện điều khiển thiết bị trên App Android ......................................... 60
Hình 5.1: Hình bố trí và lắp đặt các module, board mạch trong mơ hình nhà .............. 62
Hình 5.2: Kết quả giao diện hiển thị trên màn hình Nextion HMI ............................... 63
Hình 5.3: Kết quả giao diện hiển thị cảm biến trên màn hình Nextion HMI................ 63
Hình 5.4: Kết quả giao diện hiển thị đã bật đèn, bật quạt ............................................. 64
Hình 5.5: Kết quả đã bật đèn, bật quạt tầng trệt ........................................................... 64
Hình 5.6: Kết quả đã bật đèn, bật quạt tầng 1 ............................................................... 65
Hình 5.7: Kết quả giao diện hiển thị đã tắt đèn ............................................................ 66
Hình 5.8: Kết quả giao diện hiển thị đã kết nối wifi..................................................... 66
Hình 5.9: Kết quả giao diện hiển thị người dùng ......................................................... 67
Hình 5.10: Kết quả giao diện hiển thị chế độ theo dõi, điều khiển các cảm biến. ........ 67

xi

LIỆT KÊ BẢNG
Bảng

Trang

Bảng 1.1: Các thiết bị sử dụng trong hệ thống ................................................................ 4
Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật của Raspberry Pi 4 model B. ............................................ 8
Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật của cảm biến DHT-11. ..................................................... 9
Bảng 2.3: Thông số kỹ thuật của cảm biến MQ-135. ................................................... 10
Bảng 2.4: Thông số kỹ thuật của động cơ Servo. ......................................................... 11
Bảng 2.5: Thông số kỹ thuật của cảm biến mưa. .......................................................... 13
Bảng 2.6: Thông số kỹ thuật cơ bản của module ESP32-WOOM-32 .......................... 14
Bảng 2.7: Thông số kỹ thuật của màn hình Nextion (HMI). ........................................ 15
Bảng 2.8: Thơng số kỹ thuật của Module. .................................................................... 18
Bảng 2.9: Giao tiếp giữa Master và Slave .................................................................... 20
Bảng 2.10: Thông số kỹ thuật của module Relay ......................................................... 21
Bảng 2.11: Thơng số kỹ thuật của cịi báo Buzzer. ...................................................... 22
Bảng 3.1: So sánh cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11 và DHT22. ................................ 26
Bảng 3.2: So sánh cảm biến khí gas MQ135 và MQ. ................................................... 27
Bảng 3.3: So sánh vi điều khiển ESP32 và ESP8266. .................................................. 29
Bảng 3.4: Dòng và áp của các linh kiện được sử dụng trong hệ thống ........................ 34
Bảng 4.1: Thông tin các thiết bị, linh kiện chuẩn bị cho ngôi nhà ............................... 42
Bảng 5.1: Bảng dự toán đề tài ....................................................................................... 65

xiv


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Giải pháp nhà thông minh hiện đang rất được ưa chuộng, nó là một trong những
bước tiến lớn của nền cơng nghiệp hiện đại ở Việt Nam. Nhà thông minh đã và đang được
các nhà đầu tư tập trung phát triển vô vùng mạnh mẽ mang đến nhiều thành tựu đáng kể,
xuất hiện khá phổ biến ở nhiều nước phát triển trên thế giới, trong đó có rất nhiều thương
hiệu nhà thơng minh hình thành và được phát triển ở Việt Nam. Nhà thông minh là ngôi
nhà, hay căn hộ cao cấp đầy đủ tiện nghi và được lắp đặt các thiết bị hay hệ thống công
nghệ cao, tự động điều khiển đóng/mở các thiết bị đèn chiếu sáng, quạt, giám sát nhiệt độ
và độ ẩm, đóng/mở rèm, cửa tự động và gồm nhiều tính năng hiện đại khác góp phần giúp
cho cuộc sống con người chúng ta thêm tiện nghi hơn, thoải mái hơn, an toàn và phù hợp
nhu cầu cho con người sống trong một nền công nghiệp đang trên đà phồn thịnh, hiện đại.
Từ đó, cho ta thấy rằng sự cần thiết của nhà thông minh khi xuất hiện trong thời đại
này, không những giúp đỡ rất nhiều cho đời sống, mà giải pháp của nhà thông minh cịn
có các tính năng nổi bật khác như điều khiển các thiết bị trong nhà bằng giọng nói, ví dụ
như khi có người ở nhà mà đang bận làm một việc gì khác nếu khơng muốn sử dụng thiết
bị nữa cũng không cần bật điện thoại lên tắt hay là di chuyển đến cơng tắt để thao tác thì
chỉ cần nói một lệnh đã được thiết lập sẵn vơ cùng ngắn gọn, ngay lập tức thiết bị đó sẽ
tự động tắt, ngưng sử dụng tức thì sau khi nhận hiệu lệnh, cài đặt ngữ cảnh bật và tắt đèn
một cách cực kỳ thông minh và dễ dàng sử dụng. Một điều khá tiện lợi cho người sử dụng
là mơ hình điều khiển nhà thơng minh này có thể điều khiển mọi thiết bị trong nhà thông
qua App Android. Người sử dụng cần phải cài đặt ứng dụng điều khiển nhà thông minh
đã được thiết lập sẵn vào điện thoại cá nhân là có thể tự động điều khiển được các thiết
bị có trong nhà mình từ xa, dù đang ở bất cứ đâu và bất cứ lúc nào.
Từ những sản phẩm, thiết bị cơng nghệ tiên tiến nhất mà có thể đảm bảo cho gia
đình sự yên tâm bậc nhất, an toàn cao nhất về điện, báo động tại chỗ và nhắn tin qua điện
thoại: khi nhà có người đột nhập nhà thông minh ngăn chặn kẻ xấu đột nhập trái phép
ngay cả khi đi vắng hay đang ngủ, các hệ thống an ninh phối hợp nhau như là camera
giám sát, thiết bị hồng ngoại… hoặc có nguy cơ cháy, có cảnh báo trời đổ mưa, giải pháp
nhà thơng minh sẽ tự động bật đèn, cịi hú, đóng rèm che mưa và báo ngay qua điện thoại
cho người dùng để ngay lập tức biết được tình trạng đang xảy ra hay gọi cơng an, cứu

BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP – Y SINH

1


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
hỏa nếu người dùng yêu cầu; hệ thống tích hợp các đầu báo khói, báo cháy sẽ phát hiện
trước được những nguy hiểm sắp đe dọa đến tài sản và con người việc báo động, cảnh
báo được thực hiện qua các phương thức khác nhau dựa trên những ý tưởng của người
dùng. Người dùng có thể tự do kiểm tra hoặc thay đổi tự thiết lập trạng thái dựa trên
những gì họ muốn.
Hiện tại ở Việt Nam thì mơ hình tiện ích nhà thơng minh này đang rất được chú ý
đến vì các giá trị mà nó có thể mang lại cho con người. Qua từng tính năng riêng và tiện
ích của mọi thiết bị trong nhà mà mơ hình nhà thơng minh đã được tích hợp sẵn có các
tính năng để tự động tạo nên một mạng lưới có thể điều khiển từ xa một cách thơng minh
và hiện đại nhất chỉ cần thơng qua sóng wifi. Sự phát triển nhanh chóng của nhà thơng
minh đã mang lại nhiều ưu thế cho ngôi nhà, nơi ở của con người bằng việc kết nối mạng
lưới vạn vật kết nối, đem đến cho ngôi nhà sự tiện nghi bậc nhất, đem lại cuộc sống mới
mẻ hơn cho con người, cải thiện chất lượng cuộc sống.
Dựa trên những nguồn tư liệu có sẵn, cụ thể trong đó là những Đồ Án Tốt Nghiệp
(ĐATN) được thực hiện tạo ra những mơ hình thực tế như năm 2018, Phạm Văn Huy với
đề tài: “Thiết kế và thi công hệ thống điều khiển giám sát các thiết bị trong nhà”, dựa theo
đó, đề tài của nhóm đã chọn dùng Raspberry Pi 4 và Module Wifi ESP32 để hiển thị các
thông số đo được từ cảm biến lên firebase và hiển thị qua app điện thoại người dùng có
thể thao tác hồn tồn trên app và điều khiển giọng nói bằng tích hợp trợ lý ảo từ
Raspberry. Đề tài này sau khi được hồn thành thì sẽ mang lại nhiều ứng dụng cao. Qua
đó, từ đề tài này có thể giúp những đề tài phía sau học hỏi được một vài kiến thức liên
quan, hay có thêm kinh nghiệm sau khi đã tham khảo qua đề tài trên.
Sau khi tìm hiểu, rút kinh nghiệm từ những ý tưởng trên, cùng với các kiến thức đã
được trang bị sẵn, và sự hỗ trợ hướng dẫn của Giảng viên hướng dẫn, nhóm đã thảo luận

và đưa ra quyết định lựa chọn và tiến hành thực hiện đề tài “Thiết kế và thi công hệ
thống điều khiển nhà thông minh” cùng với sự trợ giúp của các trợ lý ảo, điều khiển tất
cả thiết bị có sẵn trong nhà bằng lời nói hoặc thao tác thơng qua điện thoại thông minh.

1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI:
Thiết kế và thi công hệ thống điều khiển nhà thông minh tích hợp các trợ lý ảo, điều
khiển các thiết bị điện trong nhà bằng giọng nói, thơng qua ứng dụng đã được cài đặt sẵn
trên điện thoại thơng minh.
BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

2


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Trong quá trình thực hiện Đồ án tốt nghiệp với đề tài “Thiết kế và thi công hệ
thống điều khiển nhà thông minh”, nhóm chúng em đã tập trung giải quyết và hồn
thành được những nội dung sau:
Nội dung 1: Kết nối các module cảm biến có trong hệ thống.
Nội dung 2: Kết nối module wifi ESP32 với Internet để cập nhật dữ liệu dùng cho
việc hiển thị và nhận lệnh điều khiển.
Nội dung 3: Nghiên cứu xây dựng một ứng dụng Android giao tiếp giữa người
dùng và hệ thống.
Nội dung 4: Nghiên cứu xây dựng hệ thống trợ lý ảo điều khiển hệ thống bằng
Raspberry.
Nội dung 5: Thiết kế mơ hình 3D hệ thống và vi mạch.
Nội dung 6: Nguyên cứu lập trình để giao tiếp với hệ thống.
Nội dung 7: Thi công phần cứng, chạy thử nghiệm và hiệu chỉnh hệ thống.
Nội dung 8: Viết báo cáo thực hiện.

Nội dung 9: Bảo vệ luận văn.

1.4 GIỚI HẠN
 Với đề tài “Thiết kế và thi công hệ thống điều khiển nhà thông minh”, phạm vi giới
hạn của đề tài bao gồm:
-

Sử dụng Module Wifi ESP32 làm bộ xử lý trung tâm tiếp nhận thông tin từ các
cảm biến và Raspberry Pi 4 Model B để ứng dụng trợ lý ảo điều khiển thơng minh
cho mơ hình.

-

Ứng dụng tạo ra chỉ chạy được trên hệ điều hành Android.

-

Mơ hình chỉ điều khiển được khi có kết nối nguồn điện, mạng hoặc wifi.

-

Thiết kế hệ thống trên mơ hình nhỏ để thí nghiệm.

-

Kích thước của mơ hình: chiều dài 60cm, chiều rộng 40cm, chiều cao 45cm.

-

Sử dụng các module cảm biến, linh kiện điện tử để điều khiển hệ thống nhà thông

minh, được mô tả chi tiết ở bảng 1.1, như sau:

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

3


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
Bảng 1.1: Các thiết bị sử dụng trong hệ thống.
Tên loại sản

STT

Kích thước

Số lượng

1

Module ESP32

1

(Dài x Rộng x Cao )
(mm)
8 x 20 x 3 mm

2

Raspberry Pi 4

1

85 x 56 x 17 mm

3

Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm
DHT11

1

15 x 12 x 5.5 mm

Cảm biến khí gas MQ135

1

32 x 22 x 30mm

Cảm biến mưa

1

Mạch relay: 50 x 26mm

4

phẩm

5

Tấm cảm biến: 55 x 40mm

-

6

Relay

4

7

Đèn Led

2

8

Quạt

2

43 x 17.3 x 17 mm
Kích thước mạch: 10mm
40 x 40 x 10 mm

Thiết kế mộ hệ thống giao diện điều khiển các thiết bị hiển thị và điều chỉnh trực tiếp
trên điện thoại di động Android.

-

Hiển thị lên màn hình Nextion (HMI): thơng số đo được như nhiệt độ, độ ẩm, khí
gas.

-

Có thể thoải mái điều khiển bật tắt thiết bị bằng thao tác lên màn hình điện thoại
hay điều khiển giọng nói nhờ sự trợ giúp của trợ lý ảo.

-

Các thông số đo được từ các cảm biến có thể thay đổi tùy theo mơi trường và có
tốc độ xử lý chậm, có thể hiển thị khơng đồng đều giữa màn hình với firebase và
app điện thoại.

-

Hệ thống có sử dụng động cơ Servo làm rèm tự động, cửa tự động.

1.5 BỐ CỤC
Nội dung đề tài gồm các phần sau:
Chương 1: Tổng Quan.
Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết.
Chương 3: Thiết Kế và Tính Tốn.
Chương 4: Thi công hệ thống.
Chương 5: Kết Quả - Nhận Xét - Đánh Giá.
Chương 6: Kết Luận và Hướng Phát Triển.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

4


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
 Chương 1: Tổng quan.
Chương này trình bày đặt vấn đề dẫn nhập lý do chọn đề tài, mục tiêu, nôi
dung nghiên cứu, các giới hạn thông số của đề tài và bố cục đồ án.
 Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết.
Chương này tập trung giới thiệu sơ lược về phần cứng của hệ thống điều khiển,
giới thiệu sơ lược các linh kiện sử dụng cho hệ thống, các cảm biến nhiệt độ, độ ẩm
DHT11, cảm biến khí gas MQ135, cảm biến mưa, giới thiệu về bộ điều khiển cho
hệ thống như module wifi ESP32, Raspberry pi 4, các chuẩn giao tiếp truyền, nhận
dữ liệu, tìm hiểu kiến thức về RFID và Firebase, kiến thức cơ bản về Android và
cách thiết kế app chạy bằng hệ điều hành Android.
 Chương 3: Thiết Kế và Tính Tốn.
Chương này sẽ trình bày sơ đồ khối và chức năng hoạt động của các khối trong
hệ thống điều khiển, từ đó đưa ra tính tốn lựa chọn các linh kiện cho từng khối điều
khiển và đưa ra nguồn ổn áp đầu vào cung cấp cho toàn bộ hệ thống. Tiếp theo, mơ
phỏng mạch, trình bày sơ đồ mạch ngun lý, giải thích ngun lý hoạt động của
mạch.
 Chương 4: Thi Cơng Hệ Thống.
Sau khi tính tốn bố trí linh kiện phù hợp, chương này sẽ tập trung hồn thiện
mạch, thi cơng hoàn chỉnh mạch. Kiểm tra và hoàn thiện mạch thi cơng, thiết kế xây
dựng mơ hình nhà thơng minh. Sau đó, thi cơng App trên điện thoại, vẽ lưu đồ giải
thuật, viết chương trình hồn chỉnh điều khiển cho hệ thống.
 Chương 5: Kết Quả, Nhận Xét và Đánh Giá.
Chương này trình bày kết quả, hình ảnh sau khi thi cơng mạch và hồn thiện
app và hệ thống cũng như kiểm tra và sửa lỗi cho toàn bộ hệ thống từ đó đưa ra nhận
xét và đánh giá cho hệ thống về sự ổn định và tìm cách khắc phục những lỗi cịn sai

xót.
 Chương 6: Kết Luận, Hướng Phát Triển.
Chương này sẽ trình bày những kết quả đạt được từ hệ thống đã thực hiện đưa
ra kết luận cuối cùng sau khi hoàn thành sản phẩm, đưa ra hướng phát triển để mơ
hình hồn thiện và có tính ứng dụng cao hơn để đưa vào phát triển các sản phẩm mơ
hình nhà thơng minh thực tế.

BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

5


CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG TRỢ LÝ ẢO:
Công nghệ ngày càng tiên tiến, thì đồng nghĩa với việc mọi thứ dần được tự
động hóa rộng rãi hơn, ứng dụng vào hầu hết các lĩnh vực sản xuất, y tế, công nghệ,
điện tử… Tất cả những hành động, suy nghĩ của con người dần được tự động hóa
vào máy móc, dùng máy móc thay con àm việc, giải trí, phục vụ hầu hết tất cả các
nhu cầu mà con người mong muốn. Vậy trợ lý ảo là gì? Và trợ lý ảo được ứng dụng
như thế nào vào hầu hết các nhà thông minh hiện nay?
Trợ lý ảo dựa trên những phần mềm được phát triển từ AI được viết tắt của
Artifical Intelligenece hoặc có tên gọi khác là trí tuệ nhân tạo, trợ lý ảo có thể hỗ
trợ thực hiện các thao tác, tìm kiếm dữ liệu mà người dùng cần thơng qua việc chỉ
cần ra lệnh cho nó thực hiện. Công nghệ AI đã và đang được ứng dụng rộng rãi
trong thời buổi hiện nay, nó bao gồm q trình thu nhận thơng tin theo một quy
luật, q trình lập luận và quá trình tự khắc phục lỗi. Công nghệ AI được mô phỏng
dựa trên tất cả những gì mà con người có được, làm được ứng dụng vào các thiết
bị thơng minh, robot, máy móc và máy tính nhằm xử lý thơng tin nhanh nhất có

thể, hơn hết, nó cịn có khả năng lưu trữ một lượng lớn dữ liệu.
Được biết đến với những khả năng kì diệu, xử lý dữ liệu nhanh chóng, tối ưu
làm cho AI dần được ưu ái và được lựa chọn hàng đầu. Công nghệ AI được biếtđến
nhiều bởi những khả năng về tự động hóa như: xử lý tự động các công việc lặpđi lặp
lại, rút ngắn thời gian làm việc. Chẳng hạn, ứng dụng vào nhà thông minh làcực kỳ
phổ biến, với thời buổi của máy tính, điện thoại thơng minh đã một phần chứng
minh được tầm quan trọng của AI.
Trợ lý ảo được tích hợp vào nhà thơng minh có khả năng làm cho ngơi nhà
trở nên thơng minh, tiện ích hơn, có thể điều khiển bằng giọng nói, xử lý hình ảnh,
âm thanh, cảnh báo bảo mật cho chủ nhà một cách tuyệt đối. Người dùng có thể
điều khiển tất cả mọi thứ trong nhà, theo dõi ngôi nhà từ xa mọi lúc mọi nơi hoặc
kích hoạt cho nó có thể tự bảo vệ mình khi phát hiện có sự thâm nhập lạ.
Nhà thơng minh là một trong những ứng dụng phổ biến nhất của công nghệ
AI sử dụng trợ lý ảo, cũng từ đây các trợ lý ảo được ra đời, chúng ta có thể thao tác
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

6


CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

lên nó, điều khiển, tìm kiếm thông tin mà không cần mất quá nhiều sức lực và thời
gian. Thơng qua văn bản, hình ảnh, giọng nói mà chúng ta có thể điều khiển được
tất cả các thiết bị có trong nhà do được trợ lý ảo trợ giúp. Nó có thể tìm kiếm thơng
tin, điều khiển bằng giọng nói, nền tảng web hay nhắn tin thơng qua cách thiết lập
sẵn có mà nó có thể làm hết tất cả các phần việc thay cho con người.
Tất cả sẽ được thu gọn trong ngôi nhà thông minh tích hợp trợ lý ảo, một khi
đã lựa chọn, thì chúng ta đã một phần đem hết cơng nghệ thu nhỏ vào ngơi nhà của
mình khiến chúng ta có những trải nghiệm mới mẻ hơn, thoải mái hơn, giảm khối
lượng công việc phải làm lặp đi lặp lại hàng ngày và mất rất nhiều thời gian để thực

hiện chúng để từ đó có thêm nhiều thời gian hơn để chăm sóc sức khỏe cho bản
thân và gia đình được tốt hơn.
2.2 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG:
 Thiết bị đầu vào như cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, cảm biến khí gas, cảm
biến mưa…
 Thiết bị đầu ra như màn hình Nextion HMI, quạt, đèn, relay…
 Thiết bị điều khiển trung tâm là module wifi ESP32, Raspberry pi 4,
máy tính…
 Các chuẩn truyền dữ liệu SPI, UART, RFID, Internet…
 Thiết bị giao diện điều khiển điện thoại, máy tính.
2.2.1 Raspberry Pi 4 Mode B
a. Giới thiệu Raspberry Pi:

Hình 2.1: Raspberry Pi 4 Model B.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

7


CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Raspberry Pi 4 model B là một sản phẩm máy tính mới nhất trong các dịng máy
tính Raspberry Pi, nó khơng thể hồn tồn thay thế tồn bộ như máy tính để bàn hay laptop,
nó có kích thước vơ cùng nhỏ gọn và được chạy trên hệ điều hành Linux, nhưng có bộ vi
xử lý lõi tứ 64-bit với hiệu suất làm việc cao với tốc độ xử lý hết sức đột phá. Raspberry pi
4 có những đặc tính như một bộ xử lí SoC Broadcom BCM2835 trong đó bao gồm CPU,
GPU, cịn có cả bộ xử lí âm thanh và video, cùng với những tính năng nổi trội khác… tất
cả đã được tích hợp bên trong Kit Raspberry tuy bé nhưng có hiệu năng cao này.
Ở đề tài này, nhóm đã sử dụng Kit Raspberry Pi 4 Model B vì khả năng xử lý mạnh
hơn và bộ nhớ RAM lớn hơn các phiên bản trước.

b. Thông số kỹ thuật của Raspberry Pi 4 Model B:
Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật của Raspberry Pi 4 model B.

Wifi chuẩn 2.4 GHz và 5.0 GHz IEEE 802.11ac,
Kết nối

Bluetooth 5.0 +BLE, cổng mạng Gigabit Ethernet

Vi xử lý
RAM
Cổng USB

Broadcom BCM2711, Quad core Cortex-A72 (ARM v8) 64-bit
SoC@ 1.5GHz
1GB, 2GB, 4GB hoặc 8GB LPDDR4-2400 SDRAM
2 cổng USB 3.0, 2 cổng USB 2.0

Bộ xử lý video và
2 cổng Micro HDMI với độ phân giải lên tới 4K, cổng MIPI
âm thanh
DSI Display, cổng MIPI CSI Camera, Cổng Audio Video 4 chân
H.265 (4kp60 decode), H264 (1080p60 decode, 1080p30
Đa phương tiện
encode), OpenGL ES 3.0 graphics
Nguồn đầu vào

5V/3A DC qua cổng USB Type C, 5V/3A DC qua chân
GPIO header, Power over Ethernet (PoE)

Hình 2.2: Cấu trúc bên trong Kit Raspberry Pi 4 Mode B.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

8


CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

c. Ứng dụng của Raspberry Pi 4:
Sử dụng cho khả năng lập trình có thể thiết lập hệ thống tính tốn về lập trình
hoặc như một máy tính để bàn, có thể lướt web… Dùng cho những dự án về IoT (Internet
of Things)…

2.2.2 Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11:
a. Cách hoạt động của cảm biến DHT-11:

Hình 2.3: Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT-11.

Cảm biến DHT-11 gồm: cảm biến độ ẩm dạng điện dung và một nhiệt điện trở (là
một cảm biến nhiệt độ dạng DS18B20). Cịn có một số thành phần cơ bản bên trong như
vi điều khiển 8 bit để chuyển đổi tương tự số và đọc dữ liệu tinh chỉnh, bù nhiệt độ được
lưu trữ trong ROM OTP và xuất giá trị nhiệt độ, độ ẩm ra đầu ra của cảm biến. Cảm biến
có độ chính xác khá cao, có khoảng phạm vi đo rộng. Giao tiếp với vi điều khiển qua chuẩn
giao tiếp 1 dây nên dễ dàng kết nối và lấy dữ liệu.
b. Thông số kỹ thuật của cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11:
Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật của cảm biến DHT-11.

Điện áp hoạt
động
Khoảng đo độ ẩm
Khoảng đo nhiệt độ

Kích thước
Tần số lấy mẫu tối đa

5V
0%-100% RH
sai số 2% RH.
-40 ~ 80oC
sai số 0.5%oC
28x12x10mm
0.5Hz (2s/lần)

c. Ứng dụng của cảm biến DHT11:
Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm có khả năng đo được nhiệt độ và độ ẩm trong nhà.

2.2.3 Cảm biến khí gas MQ135:
a. Cách hoạt động của cảm biến MQ-135:
Cảm biến khí gas MQ-135 được sử dụng trong các thiết bị kiểm sốt chất lượng

BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

9