phát triển phần mềm điều khiển thiết bị điện từ xa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH BẮC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Đề tài : NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MẠCH VÀ PHÁT
TRIỂN PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN
TỪ XA BẰNG ĐIỆN THOẠI
Giáo viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Thị Diệu Linh
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Hùng
MSV: 08D4800022
Hoàng Văn Đức
MSV: 08D4800077
Khoa: Công nghệ thông tin – Điện tử truyền thông
Ngành: Công nghệ thông tin
Bắc Ninh – Năm 2023


LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên, chúng em muốn gửi lời cảm ơn tới các thầy cô khoa Công nghệ
thông tin và Điện tử truyền thông Đại Học Kinh Bắc đã tận tình giảng dạy và
truyền đạt những kiến thức chun mơn nền tảng để làm cơ sở lý luận khoa học
cho khóa luận tốt nghiệp này.
Để hồn thành khóa luận tốt nghiệp này, chúng em xin gửi lời cảm ơn
chân thành và tình cảm đặc biệt tới cơ TS. Nguyễn Thị Diệu Linh. Cơ là người
ln theo sát, tận tình chỉ bảo, góp ý, hướng dẫn và định hướng cho chúng em
trong suốt q trình làm khóa luận tốt nghiệp này.
Trong q trình thực hiện đề tài khơng thể tránh khỏi những thiếu sót nhất
định. Em rất mong được sự đóng góp của thầy, cơ và các bạn để đề tài được
hoàn thiện hơn.
Em xin trân trọng cảm ơn!
Bắc Ninh, ngày

tháng

Sinh viên thực hiện
(Ký và ghi rõ họ tên)

năm 2023


LỜI CAM ĐOAN
Chúng tơi là Nguyễn Hữu Hùng, Hồng Văn Đức sinh viên khoa Công nghệ
thông tin và điện tử truyền thơng. Chúng tơi xin cam đoan khóa luận “Nghiên cứu
thiết kế mạch và phát triển phần mềm điều khiển thiết bị điện từ xa bằng điện
thoại” là do chúng tơi cùng hợp tác nghiên cứu, tìm hiểu dưới sự hướng dẫn của
TS. Nguyễn Thị Diệu Linh, không phải sự sao chép từ các tài liệu, cơng trình
nghiên cứu của người khác mà không ghi rõ trong tài liệu tham khảo. Chúng tôi
chịu trách nhiệm về lời cam đoan này.
Bắc Ninh, ngày

tháng

Sinh viên thực hiện
(Ký và ghi rõ họ tên)

năm 2023


MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU ........................................................................................................ 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ IoT VÀ PHƯƠNG THỨC ĐIỀU KHIỂN THIẾT

BỊ TỪ XA

....................................................................................................... 4

1.1 Giới thiệu về IoT ....................................................................................... 4
1.1.1 Khái niệm ............................................................................................ 4
1.1.2 Các thành phần cơ bản của mơ hình IoT............................................. 4
1.1.3 IoT hoạt động như thế nào .................................................................. 5
1.1.4 Ưu và nhược điểm của IoT.................................................................. 7
1.1.5 Ứng dụng IoT vào đời sống ................................................................ 9
1.2 Tổng quan một số module điều khiển thiết bị từ xa trên thị trường........ 13
1.2.1 Module Remote IR 1838 ( điều khiển qua hồng ngoại )................... 13
1.2.2 Module RF 433MHz (điều khiển qua sóng radio). ........................... 14
1.2.3 Module Bluetooth HC-05 ( điều khiển thông qua bluetooth ) .......... 15
1.2.4 Module ESP32 ( điều khiển thông qua wifi ).................................... 16
1.3 Tổng quan về một số phương thức điều khiển thiết bị từ xa bằng điện thoại
................................................................................................................. 17
1.3.1 Điều khiển qua mạng......................................................................... 17
1.3.2 Điều khiển qua bluetooth .................................................................. 18
1.3.3 Điều khiển qua sóng hồng ngoại ....................................................... 19
1.4 Giới thiệu về Firebase.............................................................................. 21
1.4.1 Khái niệm. ......................................................................................... 21
1.4.2 Các dịch vụ của Firebase................................................................... 22
1.4.3 Ưu nhược điểm của Firebase. ........................................................... 22
1.4.4 Ứng dụng của Firebase hiện nay. ...................................................... 23
1.5 Tổng kết chương. ..................................................................................... 24


CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG MẠCH ................................................... 25
2.1 Yêu cầu bài toán ...................................................................................... 25

2.2 Xây dựng sơ đồ khối................................................................................ 25
2.2.1 Sơ đồ khối. ........................................................................................ 25
2.2.2 Tính tốn và thiết kế. ......................................................................... 26
2.3 Sơ đồ nguyên lý. ...................................................................................... 29
2.4 Xây dựng lưu đồ thuật toán. .................................................................... 30
2.4.1 Lưu đồ lấy trạng thái của thiết bị từ Firebase. .................................. 30
2.4.2 Lưu đồ điều khiển thiết bị bằng rơ le. ............................................... 31
2.4.3 Lưu đồ điều khiển thiết bị bằng nút nhấn. ....................................... 32
2.4.4 Lưu đồ thiết lập kết nối wifi. ............................................................. 33
2.5 Giới thiệu các thiết bị vào ra sử dụng trong đề tài. ................................. 34
2.6 Lập trình phần mềm................................................................................. 34
2.6.1 Lập trình cho module wifi. ................................................................ 34
2.6.2 Ứng dụng điều khiển. ........................................................................ 38
2.7 Tổng kết chương. ..................................................................................... 43
CHƯƠNG 3: HOÀN THIỆN VÀ THỬ NGHIỆM ............................................. 45
3.1 Lắp ráp phần cứng. .................................................................................. 45
3.2 Giao diện ứng dụng điều khiển. .............................................................. 45
3.3 Tài liệu hướng dẫn sử dụng và thao tác................................................... 54
3.4 Thử nghiệm hệ thống. .............................................................................. 54
3.4.1 Chức năng điều khiển từ xa............................................................... 54
3.4.2 Chức năng điều khiển bằng nút nhấn trên mạch. .............................. 55
3.4.3 Thử nghiệm chức năng thiết lập kết nối cho module........................ 56
3.5 Tổng kết chương. ..................................................................................... 57


KẾT LUẬN .......................................................................................................... 58
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................... 61
1. Sách tham khảo. .......................................................................................... 61
2. Trang web tham khảo. .................................................................................. 61

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Smart Home ........................................................................................... 9
Hình 1.2: Smart watch.......................................................................................... 10
Hình 1.3: Smart City ............................................................................................ 10
Hình 1.4: Ứng dụng IoT vào nơng nghiệp ........................................................... 11
Hình 1.5: Ứng dụng IoT trong y tế ...................................................................... 12
Hình 1.6: Remote IR 1838 ................................................................................... 13
Hình 1.7: Module RF 433MHz (cơng nghệ sóng radio). ..................................... 15
Hình 1.8: Module Bluetooth HC-05 ( cơng nghệ bluetooth ). ............................. 15
Hình 1.9: Module ESP32 ( điều khiển thơng qua wifi ). ..................................... 16
Hình 1.10: Điều khiển qua Internet ...................................................................... 17
Hình 1.11: Điều khiển thơng qua bluetooth ......................................................... 19
Hình 1.12: Điều khiển thiết bị thơng qua tín hiệu hồng ngoại............................. 20
Hình 2.1: Sơ đồ khối của hệ thống ....................................................................... 25
Hình 2.2: Sơ đồ kết nối khối động cơ Servo với NodeMCU............................... 26
Hình 2.3: Sơ đồ kết nối khối nút ấn ..................................................................... 27
Hình 2.4: Sơ đồ kết nối khối điều khiển thiết bị .................................................. 27
Hình 2.5: Sơ đồ kết nối khối xử lý trung tâm NodeMCU V3 ............................. 28
Hình 2.6: Sơ đồ ngun lý tồn mạch .................................................................. 29
Hình 2.7: Lưu đồ lấy trạng thái của thiết bị từ Firebase ...................................... 30
Hình 2.8: Lưu đồ điều khiển thiết bị bằng rơ le. .................................................. 31
Hình 2.9: Lưu đồ điều khiển thiết bị bằng nút nhấn ............................................ 32


Hình 2.10: Lưu đồ thiết lập kết nối wifi. ............................................................. 33
Hình 2.11: Bảng các thiết bị vào ra sử dụng trong đề tài..................................... 34
Hình 2.12: Cửa số làm việc của Arduino IDE ..................................................... 35
Hình 2.13: Thêm thư viện cho Arduino IDE ....................................................... 36
Hình 2.14: Cửa sổ Library Manager .................................................................... 37

Hình 2.15: Project Setting trong Firebase ............................................................ 37
Hình 2.16: Database Secrets trong Firebase ........................................................ 38
Hình 2.17: Realtime Database trong Firebase ..................................................... 38
Hình 2.18: Biểu tượng Android Studio IDE ........................................................ 39
Hình 2.19: Giao diện của Android Studio IDE .................................................... 39
Hình 2.20: Tạo project mới. ................................................................................. 40
Hình 2.21: Tiến hành đăng ký app ....................................................................... 40
Hình 2.22: Register App ...................................................................................... 41
Hình 2.23: Tải tệp google-services.json............................................................... 41
Hình 2.24: Khởi tạo đối tượng DatabaseReferences ........................................... 42
Hình 2.25: Đọc dữ liệu thời gian thực từ Realtime Database .............................. 42
Hình 2.26: Ghi dữ liệu lên Realtime Database .................................................... 43
Hình 3.1: Mạch điều khiển thực tế hồn chỉnh .................................................... 45
Hình 3.2: Giao diện đăng ký, đăng nhập tài khoản.............................................. 46
Hình 3.3: Chức năng đặt lại mật khẩu.................................................................. 47
Hình 3.4: Giao diện thay đổi mật khẩu, Email..................................................... 48
Hình 3.5: Giao diện bật/tắt, thêm thiết bị............................................................ 49


Hình 3.6: Giao diện sửa, xóa thiết bị ................................................................... 50
Hình 3.7: Giao diện điều khiển bật/tắt thiết bị bằng giọng nói ............................ 51
Hình 3.8: Giao diện thiết lập kết nối wifi ............................................................ 52
Hình 3.9: Kiểm tra kết nối.................................................................................... 53
Hình 3.10: Điều khiển bằng ứng dụng. ................................................................ 55
Hình 3.11: Điều khiển bằng nút nhấn. ................................................................. 56
Hình 3.12: Thiết lập kết nối. ................................................................................ 57


LỜI MỞ ĐẦU
 Đặt vấn đề

Mỗi giai đoạn phát triển của lịch sử thế giới đều gắn liền với những cuộc cách
mạng về khoa học kỹ thuật. Ngày nay cuộc cách mạng Internet Of Things đã tạo
nên những thay đổi đáng kể cuộc sống của chúng ta ở hiện tại và trong tương lai.
Với sự phát triển của Internet, Smartphone và đặc biệt là các thiết bị cảm biến,
Internet of Things (IoT) đang trở thành xu hướng mới của thế giới. IoT là một
mạng lưới các vật thể được gắn các cảm biến hoặc hệ thống điện tử đặc biệt cho
phép chúng kết nối với nhau để thu thập và trao đổi dữ liệu. Các vật thể trong
mạng lưới này có thể được kết nối với mạng Internet cho mục đích điều khiển và
giám sát từ xa. Việc chúng ta vào nhà, mở cửa, đèn tự động sáng ở chỗ ta đứng,
điều hòa sẽ tự động điều chỉnh nhiệt độ, nhạc sẽ tự động bật lên,…. Những điều
chỉ có trong phim khoa học viễn tưởng mà chúng ta từng xem, đang dần trở thành
hiện thực với công nghệ IoT.
Rõ ràng, Internet of Things có thể thay đổi hồn tồn cách sống của con người
trong tương lai. Khi mọi thứ đã được “Internet hóa”, người dùng hồn tồn có thể
điều khiển chúng từ bất cứ đâu, chỉ cần một chiếc điện thoại có kết nối Internet.
Sở hữu những thành tựu trong lĩnh vực này nghĩa là bạn đang nắm giữ trong tay
chìa khóa thành cơng của mọi thời đại. Internet of Things chính là xu hướng của
tương lai.
Trong cuộc sống thường nhật, chúng ta đã quá quen thuộc với việc bật tắt, điều
chỉnh các thiết bị bằng các công tắc thông thường. Với cuộc sống bộn bề ngày
nay, chúng ta bị chi phối bởi nhiều thứ. Việc chúng ta ra khỏi nhà mà qn tắt đèn,
quạt, điều hịa là chuyện khơng hiếm gặp. với các công tắc thông thường, khi quên
tắt các thiết bị thì bắt buộc chúng ta phải quay trở về nhà rồi tắt chúng. Điều này
đôi khi gây ra cho chúng ta nhiều phiền toái. Ở những năm trước, đề tài điều khiển
1


các thiết bị điện trong nhà được các sinh viên thực hiện xoay quanh các nội dung
như: Điều khiển bằng tần số vô tuyến, bằng Bluetooth nhưng các phương pháp
này phụ thuộc vào khoảng cách chỉ có tác dụng trong một phạm vi hẹp, dễ bị nhiễu

trong khi sử dụng. Do đó, việc nghiên cứu, thiết kế mạch điều khiển thiết bị điện
từ xa bằng điện thoại là một nhu cầu hết sức cần thiết.
Để giải quyết vấn đề trên nhóm em đã lựa chọn đề tài : “Nghiên cứu thiết kế
mạch và phát triển phần mềm điều khiển thiết bị điện từ xa bằng điện thoại”,
ứng dụng công nghệ IoT vào đời sống giúp chúng ta bật tắt điều chỉnh các thiết bị
trong nhà ở mọi lúc mọi nơi. Ngoài chức năng bật tắt, điều chỉnh các thiết bị từ
xa, đề tài cịn có hệ thống giám sát từ xa trên điện thoại được bảo mật với tài khoản
của người dùng. Đây là một đề tài không mới, nhiều anh chị khóa trước cũng đã
thực hiện. Nhưng vẫn cịn nhiều điểm cần cải thiện về khả năng thiết lập kết nối
wifi và quản lý thêm thiết bị. Vì vậy đề tài sẽ chú trọng vào nâng cao trải nghiệm
của người dùng trên ứng dụng điều khiển từ xa và cải thiện tốc độ phản hồi. Khi
hoàn thành dự án người dùng sẽ có tài khoản để bảo mật, có thể tự thêm những
thiết bị đã được kết nối với module điều khiển, tự thiết lập kết nối wifi khi người
dùng thay đổi wifi cố định, giám sát trạng thái và điều khiển các thiết bị điện bằng
cách tương tác qua ứng dụng giám sát trên điện thoại. Dù chúng ta ở bất cứ nơi
nào có internet đều có thể giám sát và điều khiển được tất cả những thiết bị được
kết nối với module điều khiển.
 Mục tiêu
Nghiên cứu, thiết kế mạch và phát triển phần mềm điều khiển thiết bị điện từ
xa bằng điện thoại, điều khiển các thiết bị thơng qua ứng dụng android và phím
cứng trên mạch.
Nội dung nghiên cứu
Đề tài “Nghiên cứu thiết kế mạch và phát triển phần mềm điều khiển thiết bị
điện từ xa bằng điện thoại” có các nội dung chính sau:
2


- Củng cố kiến thức về linh kiện điện tử và nghiên cứu lập trình vi điều
khiển.
- Tìm hiểu tổng quan về một số mạch điều khiển thiết bị từ xa hiện có trên

thị trường.
- Tìm hiểu mộ số phương thức điều khiển thiết bị từ xa bằng điện thoại.
- Lựa chọn các thiết bị trong việc thiết kế mạch điều khiển thiết bị từ xa
bằng điện thoại ( vi điều khiển module esp8266, relay SSR,… ).
- Tìm hiểu về Firebase, các khái niệm về cơ sở dữ liệu thời gian thực và
cách sử dụng Firebase để tạo cơ sở dữ liệu và quản lý dữ liệu từ module
điều khiển.
- Nghiên cứu và phát triển ứng dụng Android để điều khiển thiết bị thông
qua Firebase.
- Thiết kế, thi công mạch mơ phỏng.
- Viết chương trình cho esp8266.
- Chỉnh sửa các lỗi xuất hiện.
- Đánh giá kết quả thực hiện.
- Báo cáo đề tài tốt nghiệp.

3


CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ IoT VÀ PHƯƠNG THỨC ĐIỀU
KHIỂN THIẾT BỊ TỪ XA
1.1 Giới thiệu về IoT
1.1.1 Khái niệm
Internet of Things (IoT) là một khái niệm mô tả việc kết nối mạng Internet các
thiết bị và đối tượng vật lý trong cuộc sống hàng ngày. IoT cho phép các thiết bị này
trao đổi dữ liệu và tương tác với nhau một cách tự động và thông minh, mà không
cần sự can thiệp của con người.
Với IoT, các thiết bị như điện thoại thơng minh, máy tính bảng, thiết bị đeo được,
đèn chiếu sáng, cảm biến, thiết bị gia dụng, xe hơi, và nhiều hơn nữa có thể kết nối
với nhau và chia sẻ thông tin. Các thiết bị này được trang bị các cảm biến, công nghệ
viễn thông, và khả năng xử lý thông minh để thu thập và phân tích dữ liệu, từ đó

cung cấp thơng tin hữu ích và hỗ trợ quyết định.
Tuy nhiên, IoT cũng đặt ra một số thách thức bảo mật và riêng tư, vì việc kết nối
một lượng lớn các thiết bị có thể tạo ra các điểm yếu và khả năng tấn cơng mạng. Do
đó, việc đảm bảo an tồn và bảo mật cho dữ liệu và hệ thống là một yếu tố quan trọng
trong triển khai IoT.
IoT đang ngày càng phát triển và trở thành một phần không thể thiếu của cuộc
sống hiện đại. Nó có tiềm năng thay đổi cách chúng ta tương tác với thế giới xung
quanh, mang lại lợi ích về hiệu suất, tiện nghi và tăng cường khả năng quản lý và
giám sát.
1.1.2 Các thành phần cơ bản của mơ hình IoT
Một hệ thống IoT thường bao gồm các cấu trúc sau:
- Kết nối và đồng bộ hóa: Thành phần kết nối và đồng bộ hóa có chức năng tích
hợp đồng bộ các giao thức và các định dạng dữ liệu khác nhau vào một giao
diện “phần mềm” đảm bảo việc truyền dữ liệu chính xác và tương tác với tất
cả các thiết bị [1].
4


- Quản lý thiết bị: Là thành phần đảm bảo kết nối các thiết bị hoạt động bình
thường, chạy các bản vá và cập nhật phần mềm cũng như ứng dụng đang chạy
trên thiết bị hoặc các gateways ngoại biên (EDGE gateway).
- Cơ sở dữ liệu: Ngoài lưu trữ dữ liệu quan trọng của thiết bị, cơ sở dữ liệu phải
có khả năng mở rộng để đáp ứng các yêu cầu cho các cơ sở dữ liệu dựa trên
đám mây. Và cơ sở dữ liệu phải có khả năng mở rộng khối lượng, đảm bảo sự
đa dạng, vận tốc và độ tin cậy của dữ liệu.
- Quản lý và xử lý hoạt động: Chức năng đưa dữ liệu vào hoạt động dựa trên
nguyên tắc Event-ActionTriggers cho phép thực thi các hoạt động “thông
minh” dựa trên dữ liệu từ cảm biến cụ thể.
- Phân tích: Thành phần này có thể được coi là bộ não của nền tảng IoT - có
chức năng thực hiện các phân tích phức tạp từ việc phân cụm dữ liệu cơ bản

và khả năng tự học để tự phân tích, dự đốn, trích xuất những dữ liệu giá trị
nhất trong luồng dữ liệu IoT.
- Công cụ bổ sung: Thành phần này cho phép các nhà phát triển IoT thử nghiệm
và trước khi đưa sản phẩm ra thị trường với các trường hợp sử dụng được biểu
diễn trên hệ sinh thái mô phỏng dùng để hiển thị, quản lý và kiểm soát thiết bị
kết nối.
- Các giao thức kết nối với hệ thống khác bên ngoài: Thành phần này cho phép
các nhà phát triển IoT thử nghiệm và trước khi đưa sản phẩm ra thị trường với
các trường hợp sử dụng được biểu diễn trên hệ sinh thái mô phỏng dùng để
hiển thị, quản lý và kiểm soát thiết bị kết nối.
1.1.3 IoT hoạt động như thế nào
IoT hoạt động bằng cách kết nối và tương tác giữa các thiết bị thơng qua mạng
internet, từ đó thu thập và trao đổi dữ liệu, xử lý thông tin và thực hiện các tác vụ
thông minh để cải thiện hiệu suất, tiện ích và tiết kiệm năng lượng trong nhiều lĩnh
5


vực khác nhau như gia đình thơng minh, y tế, nơng nghiệp, cơng nghiệp và đơ thị
thơng minh [1].
Q trình hoạt động của hệ thống IoT bao gồm các bước chính sau:
- Cảm biến và thiết bị thu thập dữ liệu: Các thiết bị IoT, như cảm biến và cảm
biến thông minh, được triển khai để thu thập dữ liệu từ mơi trường xung quanh.
Các cảm biến này có thể đo và ghi nhận các thông số như nhiệt độ, độ ẩm, ánh
sáng, độ rung, vị trí địa lý và nhiều thông tin khác.
- Kết nối mạng: Dữ liệu từ các thiết bị cảm biến được truyền đi thông qua các
mạng kết nối như Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee, WAN hoặc các công nghệ mạng di
động như 3G, 4G hoặc 5G. Kết nối mạng này cho phép các thiết bị IoT gửi dữ
liệu đến các điểm trung tâm [1].
- Truyền dữ liệu: Dữ liệu từ các thiết bị IoT được truyền qua mạng internet đến
các máy chủ hoặc nền tảng IoT. Các giao thức mạng như TCP/IP được sử dụng

để đảm bảo truyền dữ liệu tin cậy và an toàn.
- Xử lý và lưu trữ dữ liệu: Tại máy chủ hoặc nền tảng IoT, dữ liệu được tiếp nhận,
xử lý và lưu trữ. Q trình xử lý dữ liệu có thể bao gồm các bước như lọc, phân
tích, trích xuất thơng tin quan trọng và xây dựng mơ hình dữ đốn. Dữ liệu cũng
có thể được lưu trữ và quản lý để sử dụng sau này hoặc cho mục đích phân tích
dữ liệu.
- Phân tích và học máy: Dữ liệu được phân tích để tìm kiếm mẫu, xu hướng hoặc
thơng tin quan trọng. Các kỹ thuật học máy và trí tuệ nhân tạo có thể được áp
dụng để tạo ra mơ hình dự đốn, đưa ra quyết định thơng minh hoặc tìm ra các
mẫu ẩn trong dữ liệu.
- Tương tác và điều khiển: Dựa trên kết quả phân tích dữ liệu, hệ thống IoT có
thể tương tác với người dùng hoặc tự động thực hiện các hành động thông qua
các thiết bị kết nối. Ví dụ, điều khiển các thiết bị từ xa, gửi thông báo hoặc thay
đổi các thiết lập tự động.
6


- Bảo mật và quản lý: Bảo mật dữ liệu và hệ thống là yếu tố quan trọng trong IoT.
Các biện pháp bảo mật như xác thực, mã hóa dữ liệu và giám sát liên tục phải
được triển khai để đảm bảo an toàn và bảo mật cho hệ thống IoT.
1.1.4 Ưu và nhược điểm của IoT
Internet of Things (IoT) là sự kết nối mới của công nghệ và được coi là cuộc cách
mạng công nghiệp tiếp theo. Mỗi công nghệ mới đều phải đối mặt với rất nhiều thách
thức trong các giai đoạn ban đầu. IoT cũng gặp một số vấn đề nghiêm trọng cần được
giải quyết tốt nếu muốn tận dụng hết tiềm năng của nó. Tuy nhiên tác động của nó
đến cuộc sống khơng thể phủ nhận. Trước khi tìm hiểu về tác động của IoT đối với
cuộc sống thì điều quan trọng bạn cần là phải biết rõ những ưu điểm cũng như nhược
điểm của nó.
Internet of Things (IoT) mang đến nhiều ưu điểm và nhược điểm như sau:
Ưu điểm của IoT:

- Tính kết nối: IoT cho phép kết nối và giao tiếp giữa các thiết bị, tạo ra một mạng
lưới liên kết rộng lớn. Điều này tạo ra khả năng chia sẻ thông tin và tương tác
giữa các thiết bị, mở ra nhiều cơ hội cho sự tương tác và tích hợp thơng tin thơng
qua các ứng dụng và dịch vụ khác nhau.
- Tự động hóa và tối ưu hóa: IoT cho phép tự động hóa các quy trình và tác vụ.
Các thiết bị có thể tự động thu thập dữ liệu, trao đổi thông tin và thực hiện các
hành động mà không cần sự can thiệp của con người. Điều này giúp tăng cường
hiệu suất, tiết kiệm thời gian và giảm lỗi.
- Giám sát và quản lý từ xa: IoT cung cấp khả năng giám sát và quản lý từ xa.
Người dùng có thể theo dõi và điều khiển các thiết bị IoT từ xa thông qua ứng
dụng di động hoặc giao diện web. Ví dụ, người dùng có thể điều chỉnh nhiệt độ
trong nhà, kiểm tra hệ thống an ninh hoặc giám sát sức khỏe từ xa.
- Tiết kiệm năng lượng và tài nguyên: IoT giúp tối ưu hóa việc sử dụng năng
lượng và tài nguyên. Với khả năng tự động hóa và kiểm sốt thơng minh, các
7


thiết bị IoT có thể tiết kiệm năng lượng, giảm lãng phí và sử dụng tài nguyên
một cách hiệu quả hơn. Ví dụ, hệ thống chiếu sáng thơng minh có thể tự động
tắt đèn khi khơng có người trong phịng.
- Tạo ra thông tin và giá trị: IoT tạo ra lượng lớn thông tin và dữ liệu từ các thiết
bị và mơi trường. Dữ liệu này có thể được phân tích và khai thác để tìm kiếm
thơng tin giá trị, xu hướng, mơ hình dự đốn và hỗ trợ quyết định.
Nhược điểm của IoT:
- Bảo mật và riêng tư: IoT đặt ra thách thức lớn về bảo mật và riêng tư. Với sự
kết nối của nhiều thiết bị và dữ liệu, tồn tại nguy cơ rị rỉ thơng tin cá nhân và
tấn công mạng. Bảo vệ dữ liệu và đảm bảo an ninh là một vấn đề cần được giải
quyết một cách cẩn thận.
- Tiêu thụ năng lượng: Một số thiết bị IoT hoạt động liên tục và tiêu tốn năng
lượng. Điều này đặt ra thách thức về tuổi thọ pin và sử dụng năng lượng bền

vững. Cần có sự tiến bộ trong công nghệ pin và quản lý năng lượng để giải
quyết vấn đề này.
- Tương thích và tiêu chuẩn: IoT đang phát triển nhanh chóng và có nhiều thiết
bị và nền tảng khác nhau. Việc thiếu tiêu chuẩn và khả năng tương thích có thể
gây khó khăn trong việc tích hợp và tương tác giữa các thiết bị và hệ thống khác
nhau.
- Chi phí triển khai: Triển khai và cài đặt một hệ thống IoT có thể tốn kém. Bao
gồm cả chi phí thiết bị, mạng kết nối, hạ tầng và quản lý hệ thống. Điều này có
thể làm giới hạn sự mở rộng và triển khai rộng lớn của IoT.
- Độ phức tạp và quản lý: IoT đòi hỏi kiến thức và kỹ năng kỹ thuật cao để triển
khai, quản lý và bảo trì. Quản lý số lượng lớn thiết bị, dữ liệu và giao tiếp có
thể trở nên phức tạp và đòi hỏi nguồn lực và khả năng quản lý tốt.
Tóm lại, IoT mang lại nhiều ưu điểm như tính kết nối, tự động hóa, giám sát từ xa
và tiết kiệm tài nguyên. Tuy nhiên, cần lưu ý đến các vấn đề bảo mật, tiêu thụ năng
8


lượng, tương thích và chi phí triển khai để khai thác được tiềm năng đầy hứa hẹn của
IoT.
1.1.5 Ứng dụng IoT vào đời sống
Ngày nay IoT được ứng dụng rộng rãi trong đời sống con người và giúp đỡ hỗ
trợ con người trong nhiều lĩnh vực. Dưới đây là một số ứng dụng hồn hảo của IoT
mà chúng ta có thể kể đến:
- Nhà thơng minh:

Hình 1.1: Smart Home
Có thể nói smart home chính là ứng dụng được tìm kiếm nhiều nhất trên thế
giới hiện nay. Vậy như thế nào được hiểu là một ngôi nhà thông minh? Bạn sẽ có
thể bật điều hịa, bình nóng lạnh trước khi về nhà hay thậm chí tắt đèn ngay khi bạn
khơng có nhà, bạn có thể mở cửa cho bạn bè vào nhà trong khi bạn vẫn còn ở cơ

quan hay trường học. Các công ty đang xây dựng và sản xuất hàng loạt các sản
phẩm để làm cho cuộc sống con người đơn giản và thuận tiện hơn. Smart home
chính là bậc thang mang tính cách mạng của q trình phát triển xu hướng IoT. Sự
xuất hiện của smart home được dự đoán sẽ trở nên phổ biến như smart phone hiện
nay [1].
- Các thiết bị đeo thông minh:
9


Hình 1.2: Smart watch
Với mỗi chúng ta, các thiết bị đeo trên người với những tính năng thơng minh
như tai nghe bluetooth, kính thơng minh, đồng hồ thơng minh,… đã trở nên quá
đỗi quen thuộc. Google Samsung hay Apple chính là những công ty lớn đã dành
những khoản đầu tư khổng lồ cho việc tạo ra các thiết bị như vậy. Những thiết bị
này có cài đặt cảm biến cũng như các phần mềm thu thập dữ liệu hay thông tin
người dùng. Chúng có thể giúp con người theo dõi tình trạng sức khoẻ, thể chất,
hỗ trợ trong tập luyện thể thao hay mang tính giải trí cao. Thứ khiến chúng được
nhiều ưa chuộng đó chính là thiết kế nhỏ gọn, tiện dụng và đảm bảo được tính
thẩm mỹ.
- Smart city:

Hình 1.3: Smart City
Thành phố thơng minh chính là một trong những ứng dụng của IoT gây tò mò
lớn nhất đối với cơng chúng. IoT sẽ có thể tiến hành các thao tác như giám sát thông
10


minh, vận chuyển hàng hố tự động. Cùng với đó là hệ thống quản lý năng lượng
thông minh hơn, phân phối nước, an ninh đô thị và giám sát môi trường tất cả đều có
thể được tự động hố.

Cùng với đó những smart city trong tương lai nhờ ứng dụng IoT mà có thể giải
quyết các vấn đề như ơ nhiễm môi trường, tắc nghẽn giao thông hay giảm thiểu tình
trạng thiếu năng lượng. Một ví dụ có thể kể đến tiêu biểu đó chính là các thùng rác
thơng minh, chúng sẽ gửi cảnh báo đến bộ phận vệ sinh môi trường khi cần dọn
sạch[1].
Chỉ bằng cách cài đặt ứng dụng và dùng các thiết bị thông minh như laptop hay
smartphone chúng ta hồn tồn có thể điều khiển các tiện ích trong căn hộ hay sử
dụng các tiện ích bên ngồi như thanh tốn tự động tại các qn ăn, siêu thị,… Ngoài
ra hệ thống điện cũng được bảo vệ bởi các cảm biến sẽ giúp phát hiện nhanh chóng
các vấn đề gây nhiễu, trục trặc, hay các vấn đề về lắp đặt để từ đó giúp con người
hạn chế tối thiểu những hậu quả có thể xảy ra.
- IoT trong nơng nghiệp:

Hình 1.4: Ứng dụng IoT vào nơng nghiệp
Nông nghiệp thông minh là một hệ thống nông nghiệp ứng dụng rộng rãi các
công nghệ hiện đại để giám sát, điều khiển và chăm sóc cây trồng một cách tự động,
giúp tối đa hóa năng suất và nâng cao chất lượng nông sản.
11


Bằng cách triển khai các công nghệ cảm biến và IoT trong thực tiễn mọi khía cạnh
của phương pháp canh tác truyền thống đã bị thay đổi[1]. IoT đã giúp cải thiện các
giải pháp về canh tác truyền thống như ứng phó với hạn hán, giúp con người tối ưu
hóa năng suất cây trồng, tưới tiêu và kiểm soát dịch hại. Nhiều con chip cảm biến
được gắn vào cây trồng để con người có thể giám sát được q trình phát triển, đáp
ứng nhu cầu phù hợp cũng như dự báo sớm được ngày thu hoạch của cây.
- IoT hỗ trợ chăm sóc sức khỏe con người:

Hình 1.5: Ứng dụng IoT trong y tế
Cho đến nay các sáng kiến IoT trong chăm sóc sức khỏe ngày nay chủ yếu hướng tới

việc cải thiện hệ thống giám sát sức khỏe từ xa, kiểm sốt và bảo trì tài sản với các
thiết bị y tế, tài sản chăm sóc sức khỏe hay các tài sản phi y tế khác.
Trung tâm ung thư MSK (Hoa Kỳ) và công ty Medidata đã thử nghiệm các trình theo
dõi hoạt động để thu thập dữ liệu lối sống trên các bệnh nhân được điều trị. Các bệnh
nhân sẽ đeo một bộ theo dõi hoạt động trong một tuần trước khi điều trị và sau đó
liên tục trong vài tháng của quá trình điều trị. Từ dữ liệu thu thập được để theo dõi
mức độ phù hợp của bệnh nhân với liệu pháp đã sử dụng. Nhờ vậy mà hoạt động kê
đơn điều trị cho mỗi bệnh nhân được cải thiện đáng kể.

12


1.2 Tổng quan một số module điều khiển thiết bị từ xa trên thị trường.
1.2.1 Module Remote IR 1838 ( điều khiển qua hồng ngoại ).
Module Điều Khiển Hồng Ngoại Từ Xa Remote IR 1838 là một module phổ
biến được sử dụng để điều khiển các thiết bị điện tử thơng qua tín hiệu hồng ngoại
(IR). Nó có thể nhận và phát tín hiệu IR để giao tiếp với các thiết bị như đèn, tivi,
điều hịa khơng khí, đầu phát DVD và nhiều thiết bị khác. Module này sử dụng
một cặp bộ thu và phát hồng ngoại để giao tiếp. Bộ thu IR nhận tín hiệu hồng ngoại
từ điều khiển từ xa hoặc thiết bị khác. Bộ phát IR phát tín hiệu hồng ngoại để điều
khiển các thiết bị. Khi người dùng nhấn các nút trên điều khiển từ xa, module sẽ
nhận tín hiệu và chuyển tiếp cho hệ thống điện tử để xử lý [3].

Hình 1.6: Remote IR 1838
Thơng số kỹ thuật của module Remote IR 1838 bao gồm:
- Kết nối và chân điều khiển: Module Remote IR 1838 có chân giao tiếp đơn
giản và dễ sử dụng. Nó thường có 3 chân gồm VCC (nguồn cấp), GND (đất)
và OUT (đầu ra tín hiệu). Chân VCC được kết nối với nguồn cấp 5V, chân
GND được kết nối với đất, và chân OUT sẽ phát ra tín hiệu khi nhận được tín
hiệu hồng ngoại từ điều khiển từ xa.

- Độ nhạy và khoảng cách hoạt động: Module Remote IR 1838 có khả năng
nhận tín hiệu hồng ngoại trong khoảng cách lên đến vài mét, tùy thuộc vào
13


môi trường và điều kiện ánh sáng xung quanh. Độ nhạy của module có thể
được điều chỉnh để phù hợp với điều kiện sử dụng.
- Ứng dụng: Module Điều Khiển Hồng Ngoại Từ Xa Remote IR 1838 được sử
dụng rộng rãi trong các ứng dụng nhà thông minh, điều khiển từ xa và tự động
hóa. Nó có thể được tích hợp vào các dự án như điều khiển thiết bị điện tử, tạo
hệ thống đèn thông minh hoặc điều khiển các thiết bị trong hệ thống nhà thông
minh.
1.2.2 Module RF 433MHz (điều khiển qua sóng radio).
Module RF 433MHz là một module truyền nhận không dây sử dụng công nghệ
RF (Radio Frequency) và hoạt động ở tần số 433MHz. Đây là một trong những tần
số phổ biến được sử dụng trong các ứng dụng không dây như điều khiển từ xa, hệ
thống bảo mật, cảm biến không dây và nhiều ứng dụng IoT [3].
Thông số kỹ thuật của module RF 433MHz bao gồm:
- Tần số hoạt động: Module RF 433MHz hoạt động ở tần số 433MHz, là một
trong những tần số không cần phải được cấp phép và phổ biến trong các
ứng dụng không dây.
- Giao tiếp: Module RF 433MHz thường hỗ trợ giao tiếp một chiều, nghĩa là
có một module truyền (transmitter) và một module nhận (receiver). Dữ liệu
được truyền từ module truyền đến module nhận thơng qua sóng radio.
- Khoảng cách truyền dẫn: Khoảng cách truyền dẫn của module RF 433MHz
phụ thuộc vào công suất truyền, môi trường và điều kiện khác nhau.
Khoảng cách thông thường từ vài chục đến vài trăm mét, nhưng có thể mở
rộng hơn nếu sử dụng anten mở rộng hoặc tăng công suất truyền.
- Công suất: Module RF 433MHz thường hỗ trợ điều chỉnh công suất truyền,
cho phép tùy chỉnh phạm vi truyền dẫn và tiêu thụ năng lượng.

- Tốc độ truyền dữ liệu: Tốc độ truyền dữ liệu của module RF 433MHz
thường thấp hơn so với các công nghệ truyền thông không dây khác. Tốc
14


độ thông thường từ vài Kbps đến vài chục Kbps, tùy thuộc vào module cụ
thể và các thông số cấu hình.

Hình 1.7: Module RF 433MHz (cơng nghệ sóng radio).
1.2.3 Module Bluetooth HC-05 ( điều khiển thông qua bluetooth )
Module Bluetooth HC-05 là một module Bluetooth low-cost, có khả năng kết
nối với các thiết bị sử dụng Bluetooth, ví dụ như điện thoại di dộng, máy tính hoặc
các module bluetooth khác. Module này sử dụng chip Bluetooth CSR BC417143
và cung cấp khả năng truyền dữ liệu không dây giữa các thiết bị Bluetooth [3].
Thông số kỹ thuật của module Bluetooth HC05 bao gồm:
- Khoảng cách kết nối: từ 10-20m tùy thuộc vào điều kiện môi trường.
- Tốc độ truyền dữ liệu: có thể lên đến 2.1Mbps.
- Điện áp hoạt động: từ 3.6V đến 6V DC
- Điện năng tiêu thụ: thấp, chỉ khoảng 40mA khi hoạt động và 8mA khi đang
chờ.

Hình 1.8: Module Bluetooth HC-05 ( công nghệ bluetooth ).
15


Module Bluetooth HC05 có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau,
chẳng hạn như điều khiển các thiết bị thơng qua điện thoại di động hoặc máy tính,
hoặc truyền dữ liệu khơng giây giữa các thiết bị. Nó được sử dụng rộng rãi trong các
ứng dụng Arduino và các dự án điện tử DIY.
1.2.4 Module ESP32 ( điều khiển thông qua wifi ).

Module ESP32 là một module wifi và Bluetooth có tích hợp chip Wi-Fi ESP32
được sản xuất bởi Tập đoàn Espressif Systems. Đây là một module rất mạnh mẽ
được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng IoT, các dự án điện tử DIY và các ứng
dụng nhúng [3].
Thông số kỹ thuật của module ESP32 bao gồm:
- Tốc độ xử lý: lên đến 240MHz với 2 nhân xử lý Tensilica LX6
- RAM: 520KB
- Khoảng cách kết nối lên tới 400m ( tùy thuộc vào điều kiện môi trường)
- Điện áp hoạt động từ 2.2V đến 3.6V DC
- Tiêu thụ điện năng thấp, chỉ khoảng 80mA khi hoạt động và 5uA khi đang
chờ.

Hình 1.9: Module ESP32 ( điều khiển thông qua wifi ).
Module ESP32 cung cấp khả năng kết nối Wi-Fi và Bluetooth đồng thời, giúp
cho các thiết bị kết nối mạng trở nên thông minh và linh hoạt hơn. Nó cũng hỗ trợ
16