Thuyết minh đồ án đo nhiệt độ không tiếp xúc

Bên mình chuyên nhận thiết kế các đồ án, dự án cơ điện tử, tự động hóa...
Ln đảm bảo thời gian hoàn thành, chất lượng sản phẩm và giá cả.
---------------Các bạn có nhu cầu hỗ trợ đồ án ,đặt đồ án, liên hệ :
👉 />👉 Số điện thoại & zalo : 0565271668
👉 Kênh YouTube, list đồ án :
/>#DienTuNGON


Đồ Án Tốt Nghiệp


Đồ Án Tốt Nghiệp

SCHOOL OF ELECTRONICS AND TELECOMMUNICATIONS

DEPARTMENT OF BIOMEDICAL ENGINEERING

FINAL REPORT

Hệ thống thu thập nhiệt độ hồng ngoại không tiếp
xúc dựa trên IOT

STUDENT

MENTOR

STUDENT ID

CLASS

Đồ Án Tốt Nghiệp

Hà Nội, 5-2021


STUDENT INFORMATION

Student 1:
MSSV:
Class:
Email:
Cellphone:
Avatar:


MẪU NHẬN XÉT


Đồ Án Tốt Nghiệp

LỜI CẢM ƠN

Đồ án tốt nghiệp là những gì đúc kết lại của một quá trình học tập, nghiên cứu
và tự tìm hiểu của sinh viên dưới sự hướng dẫn của các thầy cô. Những năm học trơi
qua những gì có được hơm nay khơng chỉ là kiến thức chuyên ngành mà cả là những
kinh nghiệm ứng xử trong cuộc sống mà thầy cô đã truyền đạt, dạy bảo, đó là hành
trang quan trọng cho cuộc sống này.
Lời đầu tiên, cho phép em được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến những Thầy Cô
giáo Đại học Bách Khoa Hà Nội nói chung và những Thầy Cơ giáo trong trường điện
tử viễn thông, trong bộ môn kỹ thuật y sinh nói riêng. Cảm ơn Thầy Cơ đã tận tình dạy

dỗ và chỉ bảo em trong suốt những năm học vừa qua.
Đặc biệt, em xin bày tỏ sự kính trọng và biết ơn sâu sắc nhất tới thầy Nguyễn
Văn A – người đã định hướng, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi nhất cho em trong
suốt thời gian hồn thành khóa luận tốt nghiệp.
Em cũng xin cảm ơn đến các Thầy Cơ làm việc tại các phịng thí nghiệm thuộc
Đại học Bách Khoa Hà Nội đã quan tâm, tận tình giúp đỡ em trong q trình hồn
thành bài nghiên cứu.
Và cuối cùng, để có được kết quả như ngày hôm nay, em xin được gửi lời cảm
ơn và lòng biết ơn đến những người thân, bạn bè của mình.
Do điều kiện thực tế và vốn kiến thức cịn hạn chế nên trong q trình hồn
thành, báo cáo trình bày khơng thể tránh khỏi những sai sót. Kính mong được sự quan
tâm và đóng góp ý kiến của q thầy cơ để đề tài của em được hồn thiện hơn. Cuối
cùng, em xin chúc các Thầy Cô sức khỏe và hạnh phúc.


Đồ Án Tốt Nghiệp

LỜI NĨI ĐẦU

Giám sát nhiệt độ mơi trường là rất quan trọng từ góc độ chất lượng để cung cấp
trạng thái kiểm soát nhất quán và theo quy định đối với thiết bị và mẫu cho các hoạt
động phịng thí nghiệm phù hợp. Trong một số trường hợp, điểm nóng và điểm lạnh có
thể tạo ra sự thay đổi về điều kiện mơi trường trong q trình thực hiện các hoạt động
thí nghiệm, dẫn đến các tác động không mong muốn đối với mẫu cũng như thao tác
với mẫu của thiết bị xét nghiệm. Do đó, mơi trường phải được theo dõi trong thời gian
thực không chỉ để đảm bảo điều chỉnh và duy trì thích hợp các điều kiện trong nhà mà
còn tương quan với lấy mẫu với các điều kiện này. Hơn nữa, dữ liệu phải được lưu trữ
để đảm bảo rằng chúng ổn định khi thử nghiệm được tiến hành và tại thời điểm thu
thập dữ liệu vì chúng ảnh hưởng đến chất lượng của kết quả.
Trong những năm gần đây, với sự phát triển mạnh mẽ của IOT thì việc ứng dụng

cơng nghệ này để giám sát hoạt động trong phịng thí nghiệm đã và đang được nghiên
cứu nhằm thể hiện sự đóng góp đáng kể cho các hệ thống giám sát nhiệt độ hồng ngoại
dựa trên IoT. Vì vậy, em quyết định lựa chọn thực hiện nghiên cứu đề tài: “ Hệ thống
thu thập nhiệt độ hồng ngoại không tiếp xúc dựa trên IOT’’
Ngoài việc hoàn thành đồ án tốt nghiệp với những cơng việc trên đây cịn có ý
nghĩa sâu sắc đối với sinh viên thực hiện. Một lần nữa sinh viên được thực hành những
kiến thức học được từ ghế nhà trường sẽ giúp hình thành những sản phẩm cơng
nghiệp, được sử dụng, cầm tay lắp những cảm biến mà từ trước chỉ nằm trang giấy.
Trong quá trình tiến hành khơng thể khơng gặp những khó khăn do đó kích thích
sinh viên tư duy để tìm ra phương án tối ưu và trao đổi thảo luận thầy cô, bạn bè. Tuy
nhiên do hạn chế về kinh nghiệm thực tế nên giải quyết đề tài khơng thể tránh khỏi
những thiếu sót. Em rất mong sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô cũng như của các
bạn.
Em xin chân thành cảm ơn!


Đồ Án Tốt Nghiệp

LỜI CAM ĐOAN

Kính gửi: Hội đồng bảo vệ đồ án tốt nghiệp trường Điện Tử Viễn Thông, Đại Học
Bách Khoa Hà Nội.
Tên đồ án: Hệ thống thu thập nhiệt độ hồng ngoại không tiếp xúc dựa trên IOT.
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Văn A Lớp: xxx
Sinh viên trường: Điện Tử Viễn Thông, Đại Học Bách Khoa Hà Nội.
Em xin cam đoan đồ án này không phải là bản sao chép của bất cứ đồ án hoặc cơng
trình đã có từ trước. Nếu vi phạm em xin chịu mọi hình thức kỹ luật của khoa.

Hà Nội, ngày

tháng

năm 2023

Sinh viên thực hiện


Đồ Án Tốt Nghiệp

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN..........................................................................................................................iii
LỜI NÓI ĐẦU..........................................................................................................................iv
LỜI CAM ĐOAN......................................................................................................................v
MỤC LỤC................................................................................................................................vi
DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT........................................................................i
DANH MỤC HÌNH VẼ............................................................................................................ii
DANH MỤC BẢNG BIỂU......................................................................................................iv
TĨM TẮT ĐỒ ÁN....................................................................................................................v
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ĐỀ TÀI HỆ THỐNG THU THẬP NHIỆT ĐỘ HỒNG
NGOẠI KHÔNG TIẾP XÚC DỰA TRÊN IOT....................................................................1
1.1 Giới thiệu chung.............................................................................................................1
1.2 Đặt vấn đề........................................................................................................................3
1.3 Nội dung và mục tiêu đề tài............................................................................................5
1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.................................................................................6
1.5 Kết luận chương.............................................................................................................6
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÍ THUYẾT, PHÂN TÍCH, THIẾT KẾ HỆ THỐNG THU THẬP
NHIỆT ĐỘ HỒNG NGOẠI KHÔNG TIẾP XÚC DỰA TRÊN IOT..................................7
2.1 Lịch sử phát triển và hình thành của hệ thống Internet of things (IoT).....................7
2.2 Cấu trúc cơ bản của một hệ thống ứng dụng công nghệ IOT......................................9
2.3 Cơ sở lí thuyết về quang học........................................................................................10

2.4 Phổ ánh sáng hấp thụ nhiệt độ....................................................................................11


Đồ Án Tốt Nghiệp
2.5 Xây dựng sơ đồ khối cho hệ thống...............................................................................12
2.6 Chức năng và lựa chọn linh kiện cho từng khối........................................................13
2.6.1 Khối cảm biến........................................................................................................13
2.6.2 Khối hiển thị...........................................................................................................13
2.6.3 Khối xử lí trung tâm...............................................................................................13
2.6.4 Khối nguồn.............................................................................................................13
2.7 Thiết kế phần cứng cho hệ thống thu thập nhiệt độ hồng ngoại không tiếp xúc dựa
trên IOT để giám sát hoạt động trong phòng thí nghiệm.................................................14
2.7.1 Phần mềm thiết kế Altium......................................................................................14
2.7.2 Thiết kế sơ đồ nguyên lí mạch...............................................................................16
2.7.3 Nối dây cho mạch...................................................................................................17
2.8 Phân tích, thiết kế phần mềm cho hệ thống thu thập nhiệt độ hồng ngoại không tiếp
xúc dựa trên IOT để giám sát hoạt động trong phịng thí nghiệm...................................19
2.8.1 Tổng quan về phần mềm Arduino..........................................................................19
2.8.2 Lưu đồ giải thuật....................................................................................................22
2.8.2.1 Lưu đồ thuật tốn chương trình chính..................................................................22
2.8.2.2 Giải pháp kết nối IOT...........................................................................................22
2.8.2.3 Lưu đồ gửi dữ liệu.................................................................................................24

2.8.3 Tổng quan về Firebase...........................................................................................25
2.8.3.1 Khái niệm Firebase...............................................................................................25
2.8.3.2 Lịch sử hình thành và phát triển nền tảng Firebase..............................................25
2.8.3.3 Chức năng của Firebase.......................................................................................25
2.8.3.4 Tìm hiểu về Firebase.............................................................................................26
2.8.3.5 ESP8266 có liên quan gì tới Firebase...................................................................27

2.8.4 Tổng quan về MIT App Inventor...........................................................................28
2.8.4.1 Khái niệm về MIT App Inventor............................................................................28
2.8.4.2 Cài đặt ứng dụng MIT App Inventor.....................................................................28
2.8.4.3 Những tính năng có trên MIT App Inventor..........................................................29

CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM, KIỂM TRA KẾT QUẢ CỦA HỆ THỐNG...................31
3.1 Phần cứng của mạch và kết quả thi công....................................................................31


Đồ Án Tốt Nghiệp
3.2 Kết quả...........................................................................................................................33
3.3 Nhận xét........................................................................................................................34
CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN......................................35
4.1 Giới thiệu chương.........................................................................................................35
4.2 Kết luận.........................................................................................................................35
4.3 Hướng phát triển đề tài................................................................................................36
TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................................37
PHỤ LỤC.................................................................................................................................38
PHỤ LỤC I: Mã nguồn đây>.....................................................................................................................................38
PHỤ LỤC II: Giới thiệu về linh kiện sử dụng..................................................................53
II.1 Module ESP8266 Node MCU...................................................................................53
II.2 Khối cảm biến...........................................................................................................57
II.3 Khối hiển thị.............................................................................................................59
a) Màn hình LCD 16x2.....................................................................................................59
b) Module I2C...................................................................................................................63

II.4 Khối nguồn...............................................................................................................64
a) Pin Lithium 3.7V 1200mAH PL50345..........................................................................64
b) Mạch sạc pin 18650 1s tích hợp tăng áp 27v................................................................65

Đồ Án Tốt Nghiệp


Đồ Án Tốt Nghiệp

DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

IOT

Internet of Things - Mạng lưới thiết bị kết nối
Internet

MCU

Microcontroller - Vi điều khiển

MIT

Viện Công nghệ Massachusetts

LCD

Liquid Crystal Display

UART

Universal Asynchronous Receiver – Transmitter

PCB

Printed Circuit Board- mạch in nhiều lớp và không
dẫn điện

IDE

Integrated Development Environment

I2C

Inter-Integrated Circiut

i


Đồ Án Tốt Nghiệp

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1. 1 Ảnh đo nhiệt độ bằng tia hồng ngoại.............................................................2
Hình 1. 2 Thiết bị đo nhiệt độ không tiếp xúc chống đại dịch COVID-19.....................4

Hình 2. 1 Lịch sử phát triển và hình thành của hệ thống IOT........................................8
Hình 2. 2 Bốn cấu trúc cơ bản của một hệ thống IOT..................................................10
Hình 2. 3 Sơ đồ khối hệ thống.....................................................................................12
Hình 2. 4 Phần mềm Altium........................................................................................14
Hình 2. 5 Sơ đồ ngun lí mạch...................................................................................16
Hình 2. 6 Đi dây cho mạch..........................................................................................17
Hình 2. 7 Phủ đất lớp bottom.......................................................................................17

Hình 2. 8 Ảnh 3D mặt trước của mạch........................................................................18
Hình 2. 9 Ảnh 3D mặt sau của mạch...........................................................................18
Hình 2. 10 Vùng viết chương trình..............................................................................20
Hình 2. 11 Tải package cho NodeMCU.......................................................................21
Hình 2. 12 Sơ đồ thuật tốn chương trình chính..........................................................22
Hình 2. 13 Lưu đồ gửi dữ liệu.....................................................................................24
Hình 2. 14 Giao diện chính của Firebase.....................................................................26
Hình 2. 15 Giao diện MIT App Invertor......................................................................29

Hình 3. 1 Mạch in sau khi gắn linh kiện......................................................................32
Hình 3. 2 Hiển thị nhiệt độ, thời gian thực trên LCD...................................................33
Hình 3. 3 Hiện thị dữ liệu trên Firebase.......................................................................33
Hình 3. 4 Giao diện app và dữ liệu được hiển thị........................................................34
Hình 3. 5 Kiểm định đo chính xác của hệ thống..........................................................34
ii


Đồ Án Tốt Nghiệp

Hình II. 1 Ảnh thực tế ESP8266 NodeMCU................................................................55
Hình II. 2 Sơ đồ chân Node MCU ESP8266................................................................56
Hình II. 3 Ảnh thực tế Module MLX90614.................................................................59
Hình II. 4 Màn hình LCD16x2....................................................................................61
Hình II. 5 Module I2C LCD16x2.................................................................................64
Hình II. 6 Ảnh Pin Lithium 3.7 1200mAH PL50345...................................................65
Hình II. 7 Ảnh mạch sạc pin 18650 và tích hợp tăng áp 27V......................................67

iii

Đồ Án Tốt Nghiệp

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 3. 1 Các linh kiện gán cho mạch in.....................................................................31
Bảng 3. 2 Kết quả kiểm nghiệm độ chính xác của hệ thống........................................35

Bảng II. 1 Thông số kĩ thuật của ESP8266 Node MCU...............................................55
Bảng II. 2 Sơ đồ chân màn hình LCD16x2..................................................................62

iv


Đồ Án Tốt Nghiệp

TÓM TẮT ĐỒ ÁN

Tên đề tài: Hệ thống thu thập nhiệt độ hồng ngoại không tiếp xúc dựa trên
IOT.
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn X
Mã số sinh viên: xxxxxx
Lớp: xxx
Ngày nay trên thế giới với sự bùng nổ của các ngành công nghệ thông tin , điện
tử v.v Đã làm cho đời sống của con người ngày càng hồn thiện. Các thiết bị tự động
hóa đã ngày càng xâm lấn vào trong sản xuất và thậm chí là vào cuộc sống sinh hoạt
hằng ngày của mỗi con người. Do đó việc giám sát hoạt động bằng hệ thống thu thập
nhiệt độ hồng ngoại không tiếp xúc đang dần trở thành hiện thực hóa. Với những kiến
thức đã học cùng với mong muốn thiết kế một hệ thống thu thập nhiệt độ hồng ngoại

không tiếp xúc dựa trên IOT để góp phần giảm bớt những khó khăn gặp phải.

Đề tài về hệ thống thu thập nhiệt độ hồng ngoại không tiếp xúc dựa trên IOT

để giám sát hoạt động gồm có 4 chương:
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI HỆ THỐNG THU THẬP NHIỆT ĐỘ
HỒNG NGOẠI KHÔNG TIẾP XÚC DỰA TRÊN IOT
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÍ THUYẾT, PHÂN TÍCH, THIẾT KẾ HỆ THỐNG THU
THẬP NHIỆT ĐỘ HỒNG NGOẠI KHÔNG TIẾP XÚC DỰA TRÊN IOT.
CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM, KIỂM TRA KẾT QUẢ CỦA HỆ THỐNG
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

v


Đồ Án Tốt Nghiệp

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ĐỀ TÀI HỆ
THỐNG THU THẬP NHIỆT ĐỘ HỒNG
NGOẠI KHÔNG TIẾP XÚC DỰA TRÊN
IOT.

Chương này sẽ giới thiệu khái quát, các vấn đề được đề ra và mục tiêu
hướng tới của đề tài: hệ thống thu thập nhiệt độ hồng ngoại không tiếp xúc dựa
trên IOT để giám sát hoạt động.
1.1 Giới thiệu chung
Môi trường sống trong nhà bao gồm một số loại không gian, nơi làm việc như
văn phòng, bệnh viện, trung tâm dịch vụ công cộng, trường học, thư viện, không gian
giải trí và cả cabin của các phương tiện giao thơng. Trong đó, trường học là nơi quan
trọng cần giám sát. Thông thường, một số lượng lớn người cư ngụ, thời gian ở trong
nhà và mật độ cư ngụ cao hơn chứng minh sự cần thiết phải phát triển các hệ thống
giám sát tự động để cung cấp một nơi làm việc lành mạnh và hiệu quả cho học sinh,

giáo viên và nhân viên nhà trường.
Giám sát nhiệt độ môi trường là rất quan trọng từ góc độ chất lượng để cung cấp
trạng thái kiểm soát nhất quán và theo quy định đối với thiết bị và mẫu cho các hoạt
động phù hợp. Trong một số trường hợp, điểm nóng và điểm lạnh có thể tạo ra sự thay
đổi về điều kiện mơi trường trong q trình thực hiện các hoạt động, dẫn đến các tác
động không mong muốn đối với mẫu cũng như thao tác với mẫu của thiết bị xét
nghiệm. Do đó, phải được theo dõi trong thời gian thực khơng chỉ để đảm bảo điều
chỉnh và duy trì thích hợp các điều kiện trong nhà mà cịn tương quan với lấy mẫu với
các điều kiện này. Hơn nữa, dữ liệu phải được lưu trữ để đảm bảo rằng chúng ổn định
khi thử nghiệm được tiến hành và tại thời điểm thu thập dữ liệu vì chúng ảnh hưởng
đến chất lượng của kết quả. Việc kiểm tra nhiệt độ có ý nghĩa quan trọng ảnh hưởng
1


Đồ Án Tốt Nghiệp
đến kết quả kiểm tra và độ chính xác và độ tin cậy của hồ sơ kiểm tra vẫn cịn liên
quan đến thơng số mơi trường.
Tuy nhiên Việt Nam vẫn còn khá lạc hậu và còn nhiều hạn chế, việc áp dụng tiến
bộ khoa học trong các phịng thí nghiệm nhìn chung cịn yếu, cơng nghệ lạc hậu, và hệ
thống an tồn cịn nhiều thua thiệt so với các nước phát triển trên thế giới, do vậy có
rất ít địa điểm ở Việt Nam ứng dụng hệ thống thu thập nhiệt độ hồng ngoại không tiếp
xúc dựa trên cơng nghệ IOT để giám sát. Vì vậy chúng ta cần phải đẩy mạnh việc áp
dụng khoa học công nghệ, khoa học kĩ thuật cao vào trong các địa điểm đặc biệt là ở
những nơi cơng cộng có mật độ người lớn để có thể đảm bảo an tồn và kiểm tra dự
đốn tình hình sức khỏe của mỗi người.

Hình 1. 1 Ảnh đo nhiệt độ bằng tia hồng ngoại

2