XÂY DỰNG HỆ THÔNG BÁO ĐỘNG THÔNG MINH CHO NGÔI NHÀ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
XÂY DỰNG HỆ THÔNG BÁO ĐỘNG THÔNG MINH
CHO NGÔI NHÀ

Giảng viên hướng dẫn

: TS. ĐỖ VĂN TUẤN

Sinh viên thực hiện

: NGUYỄN VĂN HIẾU

Lớp

: Đ6-ĐTVT1

Khoá

: 2011-2016

Hà Nội – tháng 1 năm 2016

GVHD : TS. ĐỖ VĂN TUẤN

SVTH : NGUYỄN VĂN HIẾU

LỜI CẢM ƠN
Em xin gửi lời cám ơn chân thành đến thầy Đỗ Văn Tuấn người đã trực tiếp
hướng dẫn, định hướng và giúp đỡ em rất nhiều trong suốt quá trình thực hiện đồ
án tốt nghiệp “Xây dựng hệ thống báo động thông minh cho ngôi nhà”.
Em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy cô trong khoa Điện
Tử Viễn Thông trường đại học Điện Lực đã tạo điều kiện và giúp đỡ em trong suốt
quá trình học tập tại trường cũng như trong thời gian em thực hiện đồ án tốt nghiệp.
Em xin gửi lời cảm ơn tới các anh Vũ Văn Quyết, Nguyễn Bá Quỳnh, và
một số anh chị khác đã giúp đỡ em trong quá trình học tập cũng như làm đồ án.
Cuối cùng em xin gửi lời cảm chân thành đến những người thân và bạn bè đã động
viên, giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.
Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 05 tháng 1 năm 2016
Sinh viên: Nguyễn Văn Hiếu

GVHD : TS. ĐỖ VĂN TUẤN

SVTH : NGUYỄN VĂN HIẾU


NHẬN XÉT
(Của giảng viên hướng dẫn)
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
…………………...
………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
…………………...

GVHD : TS. ĐỖ VĂN TUẤN

SVTH : NGUYỄN VĂN HIẾU


NHẬN XÉT
(Của giảng viên phản biện)
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
…………………...
………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
…………………...

GVHD : TS. ĐỖ VĂN TUẤN

SVTH : NGUYỄN VĂN HIẾU


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU......................................................................................................................6
CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU.........................................................................................1
1.1. Đặt vấn đề..........................................................................................................1
1.2. Sự cần thiết của đồ án:.......................................................................................1
CHƯƠNG 2: KIẾN THỨC TỔNG QUAN.................................................................2
2.1. Giới thiệu về vi điều khiển Atmega 8...............................................................2
2.1.1 Các thông số cơ bản....................................................................................2
2.2 Giới thiệu về WiFi..............................................................................................5
2.2.1 Giới thiệu chung..........................................................................................5
2.2.2 Các chuẩn WiFi hiện hành..........................................................................6
2.2.3 Các chế độ bảo mật WIFI............................................................................9
2.2.4 Ứng dụng...................................................................................................10

CHƯƠNG 3 : GIỚI THIỆU CÁC LINH KIỆN VÀ MODULE SỬ DỤNG............11
3.1 Modul WiFi ESP 8266.....................................................................................11
3.2 Một số linh kiện được sử dụng khác................................................................14
Hình 4: Cảm biến pir..................................................................................................16
CHƯƠNG 4 : THIẾT KẾ MẠCH..............................................................................24
4.1 Sơ đồ khối.........................................................................................................24
.....................................................................................................................................25
4.2 Sơ đồ nguyên lý và hoạt động của mạch.........................................................27
CHƯƠNG 5 : THI CÔNG MẠCH............................................................................30
5.1 Vẽ mạch in........................................................................................................30
Kết Luận......................................................................................................................31
Phụ Lục.......................................................................................................................31
Tài Liệu Tham Khảo...................................................................................................37

GVHD : TS. ĐỖ VĂN TUẤN

SVTH : NGUYỄN VĂN HIẾU


DANH MỤC HÌNH
Hình 1: Sơ đồ khối của chip Atmega 8........................................................................3
Hình 2: Sơ đồ chân Atmega 8......................................................................................4
Hình 3: Module wiffi ESP8266P...............................................................................12
Hình 4: Cảm biến pir..................................................................................................16
Hình 5: Cảm biến rung...............................................................................................16
Hình 6: Transmit laser................................................................................................18
Hình 7: Received laser................................................................................................18
Hình 8: Công tắc từ.....................................................................................................19
Hình 9: Relay..............................................................................................................19
Hình 10: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của relay..................................................20

Hình 11 : Kí hiệu điện trở trên các sơ đồ nguyên lý..................................................20
Hình 12: Điện trở trên thực tế....................................................................................20
Hình 13: Tụ điện.........................................................................................................21
Hình 14: đi-ốt chỉnh lưu.............................................................................................22
Hình 15: Thạch anh....................................................................................................22
Hình 16: Khối nguồn 5V............................................................................................24
Hình 17: Khối nguồn 3.3V.........................................................................................25
Hình 18: khối xử lý trung tâm....................................................................................25
Hình 19: Khối điều khiển thiết bị đầu ra....................................................................26
Hình 20: Khối cảm biến.............................................................................................26
Hình 21: Khối tạo dao động và reset..........................................................................27
Hình 22 : Sơ đồ nguyên lý..........................................................................................28
Hình 23: Sơ đồ mạch in..............................................................................................30

MỞ ĐẦU
Hiện nay nhà thông minh (SmartHome) đang là một xu hướng công nghệ tất
yếu trên thế giới, trở thành tiêu chuẩn của nhà ở hiện đại khi thế giới đang dần tiến
vào kỷ nguyên Internet of Things (IoT), kết nối mọi vật qua Internet. Sự tiện nghi
GVHD : TS. ĐỖ VĂN TUẤN

SVTH : NGUYỄN VĂN HIẾU


và tiết kiệm năng lượng dần trở thành một tiêu chuẩn, việc sử dụng các thiết bị
thông minh như smartphone, tablet để kết nối, điều khiển vật dụng trở nên thịnh
hành. Theo dự đoán của Gartner, Hãng tư vấn công nghệ hàng đầu thế giới "Đến
2015 có khoảng 4,9 tỷ thiết bị sử dụng công nghệ Internet of Things, tăng 30% so
với năm 2014 và sẽ đạt 25 tỷ thiết bị vào năm 2020. Hiện nay có nhiều loại thiết bị
thông minh được sản xuất ra và có bán trên thị trường. Điển hình ở Việt Nam có
công ty BKAV đang phát triển hệ thống “Bkav SmartHome”

và sản phẩm

SmartHome của họ đã được triển khai tại hàng nghìn công trình trên khắp Việt
Nam. Tuy nhiên hệ thống của họ cung cấp có chi phí khá cao so với điều kiện kinh
tế của phần lớn các gia đình tại Việt Nam cho nên không phải ai cũng có điều kiện
để sỡ hữu sản phẩm của họ. Do đó với ý tưởng xây dựng hệ thống báo động thông
minh cho ngôi nhà với chi phi thấp và tính khả dụng cao em đã thực hiện đồ án tốt
nghiệp của mình.
Nội dung đồ án gồm 5 chương trình bày lí do thực hiện đồ án, các kiến thức nền
tảng và các kiến thức kỹ thuật có được trong cả quá trình thực hiện đồ án.
- Chương 1: Giới thiệu
Chương này giới thiệu về đồ án nhằm để người đọc hiểu được lý do chọn đồ án, tầm
quan trọng và các kiến thức thông qua được khi làm đồ án này.
- Chương 2: Kiến thức tổng quan
Chương này bao gồm các kiến thức nền tảng, chủ yếu trình bày các kiến thức tổng
quan đó là giới thiệu về VĐK Atmega 328p và công nghệ wifi giúp cho người đọc
nắm được các kiến thức cơ bản trước khi xây dựng mạch.
- Chương 3: Giới thiệu các linh kiện và mô-đun sử dụng
Chương này giới thiệu một số kiến thức về các linh kiện và mô-đun sử dụng trong
mạch điện giúp người đọc hiểu biết về các linh kiện và mô-đun để có thể sử dụng
chúng trong quá trình xây dựng mạch điện.
- Chương 4: Thiết kế mạch
Chương này trình bày ý tưởng thiết kế, thiết kế mạch nguyên lý và nêu nguyên lý
hoạt động của mạch điện giúp người đọc nắm được thiết kế và hoạt động của mạch.
GVHD : TS. ĐỖ VĂN TUẤN

SVTH : NGUYỄN VĂN HIẾU

- Chương 5: Thi công mạch
Chương này trình bày ngắn gọn quá trình thi công mạch điện theo thiết kế mạch in
giúp người đọc nắm được quá trình thi công mạch điện và demo sản phẩm sau khi
hoàn thành.

GVHD : TS. ĐỖ VĂN TUẤN

SVTH : NGUYỄN VĂN HIẾU


1

CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU
1.1. Đặt vấn đề
1.2. Sự cần thiết của đồ án:
Việc xây dựng một hệ thống báo động thông minh cho ngôi nhà và điều khiển
các thiết bị điện, thiết bị bảo vệ trong hệ thống qua wifi có tính thực tiễn rất cao và
nó sẽ mang lại nhiều lợi ích như:
• Tiết kiệm điện do sử dụng các thiết bị điều khiển công nghệ cao, tiết kiệm
điện như điện thoại, laptop,...
• Được bảo vệ nhờ có hệ thống cảm biến báo động giúp cho ngôi nhà trở nên
an toàn hơn, người dùng có thể kiểm soát được tình trạng ngôi nhà của
mình.
• Tính tiện lợi do việc điều khiển các thiết bị hệ thống bằng thiết bị cầm tay
giúp cho người dùng có thể điều khiển các thiết bị từ bất kì vị trí nào trong
ngôi nhà của mình chỉ với các thao tác đơn giản trên thiết bị điều khiển.
• Phạm vi hoạt động của hệ thống rộng do sử dụng công nghệ wifi với tầm
phủ sóng trong điều kiện trong nhà có bán kính lớn khoảng 100m. Với
khoảng cách này có thể điều khiển được các thiết bị từ bất cứ vị trí nào
trong nhà. Và nhiều thiết bị có thể đồng thời đăng nhập vào mạng wifi để

điều khiển thiết bị trong nhà mà không bị giới hạn số người truy cập.
• Chi phí thấp do sử dụng các thiết bị phổ biến có sẵn trên thị trường đặc biệt
với sự bùng nổ của Smartphone như hiện nay thì việc sỡ hữu một chiếc
smartphone là không quá khó ngay cả với những người có thu nhập không
cao.
• Tính bảo mật cao do sử dụng wifi để kích hoạt,với chế độ bảo mật của wifi
thì việc người khác xâm nhập vào hệ thống là rất khó.

GVHD : TS. ĐỖ VĂN TUẤN

SVTH : NGUYỄN VĂN HIẾU


2

CHƯƠNG 2: KIẾN THỨC TỔNG QUAN
2.1. Giới thiệu về vi điều khiển Atmega 8
2.1.1 Các thông số cơ bản
Chip ATmega8 là một thành viên trong dòng vi xử lý 8-bit megaAVR của
Atmel có các đặc tính sau:

- Tốc độ tối đa: 16MHz.
- Dung lượng bộ nhớ chương trình: 8 KB.
- Bộ nhớ EEPROM: 512 Byte.
- Dung lượng bộ nhớ RAM: 1 KB.
Bộ nhớ chương trình có khả năng ghi 10000 lần, bộ nhớ EEPROM có thể
ghi 100000 lần. Hỗ trợ bootloader, có khả năng tự ghi vào bộ nhớ chương trình, cập
nhật chương trình cho chip mà không cần mạch nạp. Nhờ có tính năng này mà ta có
thể lập trình cho nó bằng ngôn ngữ dành cho Arduino.
- Timer 8 bit: 2

- Timer 16 bit: 1
- ADC: 6 kênh, 10 bit
- Giao tiếp: TWI (I2C), UART, SPI
Điện áp hoạt động:

GVHD : TS. ĐỖ VĂN TUẤN

SVTH : NGUYỄN VĂN HIẾU


3

Atmega8L: 2.7V – 5.5V
Atmega8: 4.5V – 5.5V

Hình 1: Sơ đồ khối của chip Atmega 8
GVHD : TS. ĐỖ VĂN TUẤN

SVTH : NGUYỄN VĂN HIẾU


4

2.1.2. Sơ đồ và chức năng chân của Atmega 8

Hình 2: Sơ đồ chân Atmega 8
-Chức năng chân:

VCC

Nối với nguồn một chiều cung cấp điện áp hoạt động cho chip.

GND

Chân nối GND của chip.

Port B

Cổng B là cổng dữ liệu vào ra I/O 8 bit với điện trở nội có thể

(PB7..PB0)

kích hoạt bằng cách lập trình.

Port C

Cổng C là cổng dữ liệu vào ra I/O 7 bit với điện trở nội có thể

(PC6..PC0)

kích hoạt bằng cách lập trình. Đối với chân PC6, nếu
RSTDISBL được lập trình thì PC6 được sử dụng như một
chân I/O. Còn nếu RSTDISBL không được lập trình thì PC6
được sử dụng như là chân Reset. Nếu xuất hiện một mức điện
áp thấp trên chân này lâu hơn độ dài xung tối thiểu sẽ tạo ra
một tín hiệu Reset.

Port D

Cổng D là cổng dữ liệu vào ra I/O 8 bit với điện trở nội có

GVHD : TS. ĐỖ VĂN TUẤN

SVTH : NGUYỄN VĂN HIẾU


5

(PD7..PD0)

thể kích hoạt bằng cách lập trình. AVCC AVCC là chân cung
cấp điện áp cho bộ chuyển đổi A/D khi được nối với VCC qua
một bộ lọc thông thấp, nếu không sử dụng bộ chuyển đổi A/D
thì nó nên được nối với VCC.

ARFF
ADC7..6

ARFF là chân dành cho bộ chuyển đổi A/D.
Trong gói TQFP và MLF, ADC7..6 phục vụ như các chân đầu
vào tương tự cho bộ chuyển đổi A/D. Những chân này được
nối với nguồn tương tự và phục vụ như các kênh ADC 10-bit.

2.2 Giới thiệu về WiFi.
2.2.1 Giới thiệu chung
Wi-Fi (Wireless Fidelity) hay mạng 802.11 là hệ thống mạng không dây sử
dụng sóng vô tuyến, giống như điện thoại di động, truyền hình và radio. Hiện tại,
các điểm truy cập Wi-Fi đã hiện diện hầu như khắp mọi nơi dưới dạng không có
mật khẩu (cho truy cập tự do) hoặc mã hóa WPA/WPA2. Ngoài các điểm kết nối
công cộng (hotspots), WiFi có thể được thiết lập ngay tại nhà riêng.

Tên gọi 802.11 bắt nguồn từ viện IEEE (Institute of Electrical and Electronics
Engineers). Viện này tạo ra nhiều chuẩn cho nhiều giao thức kỹ thuật khác nhau và
sử dụng một hệ thống số nhằm phân loại chúng; 4 chuẩn WiFi thông dụng hiện nay
là 802.11a/b/g/n.
Hoạt động
Truyền thông qua mạng không dây là truyền thông vô tuyến hai chiều. Cụ
thể: thiết bị adapter không dây (hay bộ chuyển tín hiệu không dây) của máy tính
chuyển đổi dữ liệu số sang tín hiệu analog vô tuyến và phát những tín hiệu này đi
bằng một ăng-ten. Thiết bị router không dây nhận những tín hiệu này và giải mã
chúng rồi gửi thông tin tới Internet hoặc máy chủ thông qua kết nối mạng có dây.

GVHD : TS. ĐỖ VĂN TUẤN

SVTH : NGUYỄN VĂN HIẾU


6

Quy trình này vẫn hoạt động với chiều ngược lại, router nhận thông tin từ
Internet/máy chủ, chuyển chúng thành tín hiệu vô tuyến và gởi đến adapter không
dây của máy tính.
Sóng Wi-Fi
Sóng vô tuyến sử dụng cho Wi-Fi giống với các sóng vô tuyến sử dụng cho
thiết bị cầm tay, điện thoại di động và các thiết bị khác. Chỉ khác biệt ở chỗ: chúng
truyền và phát tín hiệu ở tần số cao hơn là 2,4GHz hoặc 5GHz, cho phép tín hiệu
mang theo nhiều dữ liệu hơn.
2.2.2 Các chuẩn WiFi hiện hành
• 802.11
Năm 1997, viện IEEE đưa ra chuẩn mạng nội bộ không dây (WLAN) đầu
tiên -được gọi là 802.11 theo tên của nhóm giám sát sự phát triển của chuẩn này.

Lúc đó, 802.11 sử dụng tần số 2,4GHz và dùng kỹ thuật trải phổ trực tiếp (DirectSequence Spread SpectrumDSSS) nhưng chỉ hỗ trợ băng thông tối đa là 2Mbps –
tốc độ khá chậm cho hầu hết các ứng dụng.
• 802.11b
Chuẩn 802.11b là phiên bản đầu tiên được thị trường chấp nhận, xuất hiện
vào năm 1999. Chuẩn này cũng phát tín hiệu ở tần số 2.4 GHz, sử dụng kỹ thuật
điều chế khóa mã bù (Complementary Code Keying - CCK) và dùng kỹ thuật trải
phổ trực tiếp giống như chuẩn 802.11 nguyên bản. Tốc độ của 802.11b là 11Mbps,
ngang với tốc độ Ethernet thời bấy giờ.
• 802.11.a
Song hành với 802.11b, IEEE tiếp tục đưa ra chuẩn mở rộng thứ hai là
802.11a cũng dựa vào 802.11. Vì 802.11b được sử dụng rộng rãi hơn so với
802.11a, nên một số người cho rằng 802.11a được tạo sau 802.11b. Nhưng thực tế,
802.11a và 802.11b được tạo cùng thời điểm.
Lúc đó, 802.11a có giá thành cao, chỉ được sử dụng trong các mạng doanh nghiệp
còn 802.11b thích hợp hơn với nhu cầu mạng gia đình. Chuẩn 802.11a sử dụng tần
số 5GHz, tốc độ 54Mbps tránh được nhiễu từ các thiết bị dân dụng. 802.11a sử

GVHD : TS. ĐỖ VĂN TUẤN

SVTH : NGUYỄN VĂN HIẾU


7

dụng kỹ thuật trải phổ theo phương pháp đa phân chia tần số trực giao (Orthogonal
Frequency Division Multiplexing-OFDM). Đây được coi là kỹ thuật trội hơn so với
trải phổ trực tiếp (DSSS). Tuy nhiên, do tần số cao hơn nên tín hiệu của 802.11a
gặp nhiều khó khăn hơn khi xuyên tường và các vật cản khác.Do 802.11a và
802.11b sử dụng tần số khác nhau, hai công nghệ này không tương thích với nhau.
Một vài hãng sản xuất đã cho ra đời sản phẩm “lai” .

• 802.11g
Tháng 7/2003, IEEE chính thức duyệt chuẩn 802.11g như là một sự kết hợp
những ưu điểm của chuẩn a và b. Chuẩn này cũng sử dụng phương thức điều chế
OFDM tương tự802.11a nhưng lại dùng tần số 2,4GHz giống với chuẩn 802.11b,
đạt tốc độ 54Mbps và có khả năng tương thích ngược với chuẩn 802.11b đang phổ
biến 802.11a/b, nhưng các sản phẩm này chỉ đơn thuần là cung cấp 2 chuẩn sóng
Wi-Fi cùng lúc (máy trạm dùng chuẩn nào thì kết nối theo chuẩn đó).
• 802.11.n
Xuất hiện khá lâu dưới dạng các bản nháp (Draft n), đến 9/2009 chuẩn Wi-Fi
n mới chính thức được công nhận và chuẩn hóa (Wi-Fi Certified n). 802.11n được
thiết kế để cải thiện tính năng của 802.11g về băng thông cũng như tầm phủ sóng
với công nghệ anten MIMO (multiple-input and multiple-output – gửi nhận nhiều
luồng cùng lúc). 802.11n cũng cho tầm phủ sóng tốt hơn các chuẩn Wi-Fi trước đó
nhờ tăng cường độ tín hiệu.Đặc biệt 802.11n có thể hoạt động ở cả hai tần số
2,4GHz và 5GHz nên đã xuất hiện một số router phát cả hai tần số để có thể vừa
đáp ứng được yêu cầu phủ sóng rộng ít bị nhiễu vừa có thể tương thích với nhiều
loại thiết bị. Các thiết bị 802.11n vẫn tương thích ngược với 802.11g nếu chạy ở tần
số 2,4GHz. Thị trường Việt Nam hiện tại đã phổ biến những router không dây
chuẩn n hỗ trợ tốc độ lý thuyết lên đến 300Mbps và thậm chí một số ít lên đến
450Mbps.
• 802.11ac và 802.11ad
Chuẩn 802.11ac được phát triển từ 802.11n, được kỳ vọng sẽ tăng tốc độ và
hiệu suất, đáp ứng nhu cầu người dùng, nhưng vẫn duy trì khả năng tương thích
ngược với chuẩn 802.11n. 802.11ac sử dụng băng tần 5GHz với độ phủ sóng rộng
GVHD : TS. ĐỖ VĂN TUẤN

SVTH : NGUYỄN VĂN HIẾU


8

hơn, ít bị nhiễu tín hiệu hơn so với băng tần 2,4GHz, hỗ trợ độ rộng băng tần
(channel width) đến 80MHz (chuẩn 802.11n hỗ trợ 20MHz hoặc40MHz) và sẽ sử
dụng nhiều anten thu và phát tương tự 802.11n.
Khác với 802.11ac, chuẩn 802.11ad sử dụng băng tần đến 60GHz cho tốc độ
cao nhưng khả năng xuyên tường, vật dụng của các tín hiệu 60GHz rất kém và dễ bị
mất năng lượng nên chỉ phù hợp cho việc chia sẻ dữ liệu giữa các thiết bị cùng
phòng với khoảng cách ngắn. 802.11ad cũng không tương thích ngược với chuẩn
n.Hiện tại, chuẩn 802.11ac và 802.11ad chỉ đang trong giai đoạn phát triển và chưa
hoàn chỉnh về bảng đặc tả kỹ thuật. Chưa có nhiều sản phẩm hỗ trợ và giá thiết bị
khá cao.
• Chuẩn khác
Hiện nay, thị trường xuất hiện thêm một chuẩn Wi-Fi mới là 802.22 với độ
phủ sóng lên tới 100 km và tốc độ truyền tải 22Mb/giây. Tuy nhiên có lẽ chuẩn này
sẽ không cạnh tranh trực tiếp với mạng Wi-Fi hiện hành mà chủ yếu phục vụ cho
nhu cầu truy cập Internet do tốc độ chỉ ngang ngửa các mạng băng rộng di động thế
hệ mới (3,5-4G).
Chuẩn Wi-Fi 802.22 chạy trên khoảng băng tần còn trống nằm giữa 2 băng tần
truyền hình VHF và UHF giúp truyền dữ liệu với khoảng cách siêu xa mà không
ảnh hưởng đến các trạm truyền hình.
• Adapter
Các máy khách nằm trong vùng phủ sóng Wi-Fi cần có các bộ thu phát
không dây (adapter) để có thể kết nối vào mạng. Hiện tại gần như tất cả các máy
tính xách tay, máy tính bảng và điện thoại thông minh mới đều đã được tích hợp
chip Wi-Fi bên trong. Máy để bàn có thể dùng các card cắm vào khe PCI, PICe
hoặc cổng USB. Khi đã được trang bị adapter Wi-Fi (ở chế độ bật), thiết bị sẽ tự
động nhận dạng những điểm truy cập mạng WiFi đang tồn tại xung quanh để người
dùng lựa chọn kết nối.

GVHD : TS. ĐỖ VĂN TUẤN

SVTH : NGUYỄN VĂN HIẾU


9

2.2.3 Các chế độ bảo mật WIFI
Do mọi giao tiếp đều là không dây, tiện lợi nhưng cũng tiềm tàng nhiều nguy
hiểm, dữ liệu dễ dàng bị đánh cắp và can thiệp bởi những kẻ xấu. Chính vì vậy,
song hành cùng Wi-Fi, tổ chức IEEE cũng đưa ra các công nghệ mã hóa để bảo vệ.
WEP (Wired Equivalency privacy)
WEP sử dụng công nghệ mã hóa 64 bit hoặc 128 bit (an toàn hơn). Những ai
muốn sử dụng mạng đã được kích hoạt WEP đều phải biết khóa WEP, khóa này
thường là mật khẩu dạng dãy số. Hiện tại, đã có những phương pháp để tấn công
chuẩn này khiến WEP không còn an toàn nên ít ai dùng. Hầu hết các điểm truy cập
không dây công cộng thường mở hoàn toàn (không phải nhập mật khẩu) hoặc bảo
mật bằng WPA hay WPA2.
WPA (WiFi Protected Access)
WPA là một bước tiến của WEP và là một phần của giao thức bảo mật mạng
không dây 802.11i. Năm 2003, hiệp hội Wi-Fi đã phát hành một chuẩn bảo mật
mang tên Wi-Fi Protected Access với phiên bản đầu tiên (WPA) sử dụng mã hóa
TKIP/RC4 khó bẻ khóa hơn so với WEP.
WPA2
Giữa năm 2004, chuẩn WPA thế hệ 2 (WPA2) ra đời có khả năng bảo mật
cao hơn với chuẩn bảo mật IEEE 802.11i và mã hóa CCMP/AES. Nhiều router
chuẩn n hiện tại chỉ chạy ở tốc độ tối đa khi bạn chọn chế độ mã hóa WPA2, vì vậy
nếu không bị vướng vấn đề. phải tương thích với các thiết bị cũ, hãy chọn ngay mã
hóa WPA2 khi bạn cấu hình mạng không dây tại nhà/văn phòng. Ngoài ra, trong
một số router, còncó 2 lựa chọn là Personal (Pre-Shared Key (PSK) và Enterprise
(EAP/RADIUS) với hai chuẩn WPA và WPA2.

Personal
Personal hay Pre-Shared Key (PSK) thích hợp với hầu hết các mạng gia
đình, quán cà phê, văn phòng nhỏ. Bạn có thể định nghĩa mật khẩu mã hóa trên
router không dây và các điểm truy cập(AP) khác. Sau đó, mật khẩu phải được nhập
vào bởi người dùng khi kết nối với mạng Wi-Fi.

GVHD : TS. ĐỖ VĂN TUẤN

SVTH : NGUYỄN VĂN HIẾU


10

Mặc dù chế độ này dường như rất dễ triển khai, nhưng nó không thể bảo đảm an
toàn tuyệt đối cho mạng doanh nghiệp. Mật khẩu mã hóa được lưu trên các máy
tính, nên ai cũng có thể khôi phục và xem được mật khẩu. Hơn nữa, bạn sẽ gặp
phải phiền toái khi muốn thay đổi mật khẩu vì phải thay đổi trên tất cả các Acces
Point và máy tính.
Enterprise
Enterprise (EAP/RADIUS): chế độ này cung cấp khả năng bảo mật cần
thiết cho các mạng không dây trong môi trường doanh nghiệp. Mặc dù phức tạp
trong thiết lập, nhưng chế độ bảo mật này cung cấp khả năng điều khiển tập trung
và có thể triển khai các chính sách riêng biệt cho từng người dùng. Thông tin đăng
nhập của người dùng có thể được thay đổi hoặc thu hồi bởi các quản trị mạng.
Người dùng không cần quan tâm đến các khóa mã hóa thực sự. Chúng được tạo một
cách an toàn và được gán trên mỗi session người dùng trong chế độ nền sau khi
người dùng nhập vào mật khẩu đăng nhập của họ. Điều này sẽ tránh được việc ai
đó có thể khôi phục lại mật khẩu từ các máy tính.
Phương pháp xác định các thông tin người dùng (và máy chủ) trên các mạng
WPA/WPA2-Enterprise được định nghĩa theo chuẩn IEEE 802.1x. Cách thức này

yêu cầu một máy chủ ngoài, được gọi là máy chủ Remote Authentication Dial In
User Service (RADIUS).
2.2.4 Ứng dụng
Ngày nay, bên cạnh việc dùng Wi-Fi để truyền tải dữ liệu hay truy cập
Internet qua bộ định tuyến, người dùng còn sử dụng Wi-Fi để truyền dữ liệu ngang
hàng (Wi-Fi Direct), hay truyền hình ảnh âm thanh không dây giữa các thiết bị giải
trí gia đình như TV, đầu phát HD…
Ngoài ra mạng wifi có khả năng kết nối tất cả các thiết bị điện tử trong nhà. Và
thông qua máy điện thoại cầm tay, ta có thể điều khiển mọi vật dụng trong nhà. Từ
máy tính hoặc thiết bị cầm tay có thể điều khiển hệ thống đèn, quạt, máy lạnh, lò
sưởi, máy tưới, cổng -cửa – gara, TV, tủ lạnh, lò viba, hệ thống nước thông qua wifi

GVHD : TS. ĐỖ VĂN TUẤN

SVTH : NGUYỄN VĂN HIẾU


11

CHƯƠNG 3 : GIỚI THIỆU CÁC LINH KIỆN VÀ MODULE SỬ
DỤNG
3.1 Modul WiFi ESP 8266
Đây là module truyền nhận wifi đơn giản dựa trên chip ESP8266
SoC(system on chip) của hãng Espressif. Sử dụng cho mục đích IOT (internet of
thinks).
Tính năng chính:
• Hỗ trợ chuẩn 802.11 b/q/n.
• Wifi 2.4 ghz, hỗ trợ WPA/WPA2.
• Chuẩn điện áp hoạt động 3.3v.
• Chuẩn giao tiếp nối tiếp uart với baund rate 115200

• Có 3 chế độ hoạt động: client, accsess point, both client and access point.
• Hỗ trợ chuẩn bảo mật : open, wep, wpa_psk, wpa2_psk.
• Hỗ trợ hai giao tiếp TCP và UDP.

GVHD : TS. ĐỖ VĂN TUẤN

SVTH : NGUYỄN VĂN HIẾU


12

• Làm việc như máy chủ có thể kết nối tới 5 máy con.

Hình 3: Module wiffi ESP8266P
Chức năng chân:
-Tx : kết nối tới chân Rx của VĐK.
-Rx : kết nối tới chân Tx của VĐK.
-CH_PD : chân này nếu được kéo lên mức cao module sẽ bắt đầu thu phát wifi, kéo
xuống mức thấp thì dừng phát.
-GPIO 0: kéo xuống thấp để upgrade firmware.
-GPIO 2: không sd.

GVHD : TS. ĐỖ VĂN TUẤN

SVTH : NGUYỄN VĂN HIẾU


13

Giao thức truyền thông nối tiếp không đồng bộ UART(universal asynchronous

receive/ transmit) :

Trong truyền thông nối tiếp dữ liệu được truyền từng bit trên một đường
truyền. Vì lý do này, cho dù dữ liệu có lớn đến đâu cũng chỉ dùng rất ít đường
truyền. hình 2 mô tả sự so sánh giữa truyền song song và nối tiếp trong việc truyền
chuỗi 10111011.

Một hạn chế dễ nhận thấy khi truyền nối tiếp so với song song là tốc độ
truyền giảm và độ chính xác của dữ liệu khi truyền và nhận.Mặt khác để đảm bảo
tính chính xác bộ truyền và nhận cần có những thỏa hiệp hay nhưng tiêu chuẩn nhất
định.
Khái niệm ‘’đồng bộ’’ để chỉ sự ‘’báo trước’’ trong quá trình truyền. Lấy ví
dụ thiết bị 1 kết nối với thiết bị 2 bởi 2 đường, một đường dữ liệu và một đường
xung nhịp, cứ mỗi lần tb1 muốn gửi sang tb2 thì đường xung nhịp được kích lên
mức cao để báo cho tb2 sẵn sàng nhận, bằng cách này tất cả các bit dữ liệu truyền đi
sẽ ít rủi ro hơn. Phương pháp này cần ít nhất 2 đường truyền.
Khác với cách truyền đồng bộ, truyền ‘ không đồng bộ’ chỉ cần một đường
truyền cho một quá trình. ‘Khugn dữ liệu đã được chuẩn hóa bởi các thiết bị nên
không cần xung nhịp báo trước. Truyền thông không đồng bộ vì thế hiệu quả hơn

GVHD : TS. ĐỖ VĂN TUẤN

SVTH : NGUYỄN VĂN HIẾU


14

truyền đồng bộ (không cần nhiều lines truyền). Tuy nhiên để quá trình thành công
thì việc tuân thủ các tiêu chuẩn là hết sức quan trọng.
-Start bit :báo hiệu quá trình truyền dữ liệu.

-Data bit : dữ liệu cần giao tiếp , có thể gồm 5,6,7,8,9 bit, nhưng thông thường hay
để định dạng dữ liệu 8 bit (1 byte).
-Party bit : bit kiểm tra chẵn lẻ khi muốn kiểm tra lỗi.
-Stop bit : gồm 1 hoặc 2 bit .
-IDLE : trạng thái nghỉ , phải ở mức cao.
3.2 Một số linh kiện được sử dụng khác
Cảm biến hồng ngoại PIR
PIR: trước hết cần phải làm rõ ý nghĩa đầy đủ của chữ ‘hồng ngoại’ của cảm
biến.Thực ra gọi chính xác là hồng ngoại thụ động (Pasive Infrared) nó không tự
phát tia hồng ngoại để xác định vật mà nó chỉ nhận tia hồng ngoại phát ra từ cơ thể
người, sau đó sẽ phân tích để xác định điều kiện báo động.
Các cảm biến PIR luôn có sesor (mắt cảm biến) với 2 đơn vị (element). Chắn trước
mắt sensor là một lăng kính (thường làm bằng plastic), chế tạo theo kiểu lăng kính
fresnel. Lăng kính này có tác dụng chặn lại và phân thành nhiều vùng zone cho
phép tia hồng ngoại đi vào mắt sensor, nếu không có lăng kính fresnel thì toàn bộ
bức xạ của môi trường sẽ chỉ coi như một zone dội hết vào mắt sensor như vậy nó
không phân biệt được chuyển động. Hai đơn vị mắt sensor có tác dụng phân thành
hai điện cực. Một cái là (+) và cái kia là (-) khi hai đơn vị này được tuần tự kích
hoạt thì sinh ra một xung điện, xung điện này kích hoạt alarm- báo động.

GVHD : TS. ĐỖ VĂN TUẤN

SVTH : NGUYỄN VĂN HIẾU


15

Ngoài ra một công nghệ phân vùng (zone) của lăng kính fresnel cũng có thể
kết hợp để tăng tính chính xác. Các cảm biến PIR bình thường chỉ phân tích dựa
trên hai zone khi qua lăng kính fresnel. Hãng Optex đã xây dựng một hệ thống hân

tích cao hơn gọi là Quad-zone – phân tích dựa trên bốn vùng cảm ứng.
.

Với kích thước thân thể đủ lớn và phát tia hồng ngoại phủ kín hai zone lớn
hoặc bốn zone nhỏ, mắt sensor sẽ được kích hoạt. Với các động vật kích thuớc nhỏ

GVHD : TS. ĐỖ VĂN TUẤN

SVTH : NGUYỄN VĂN HIẾU


16

dù có chuyển động trước cảm biến, dừng đủ lâu để phát đủ tia hồng ngoại nhưng
không phủ kín được các vùng thì mắt sensor không kích hoạt được.

Hình 4: Cảm biến pir
Cảm biến rung sw-18010
Bộ cảm biến này sử dụng để đo độ rung. Nó có thể kích hoạt từ mọi góc độ
và thường được sử dụng cho việc đo cảm ứng chạm, rung, sốc. Có trên board là một
chiết áp nhỏ để điều chỉnh ngưỡng độ nhạy rung động. Đầu ra output sẽ ở mức cao
khi không được kích hoạt và ở mức thấp khi được kích hoạt.

Hình 5: Cảm biến rung

-Đầu ra số D0
GVHD : TS. ĐỖ VĂN TUẤN

SVTH : NGUYỄN VĂN HIẾU

17

-Led xanh báo phát hiện rung động, tín hiệu đầu ra D0 ở mức thấp.
-Dùng LM393 đê so sánh điện áp.
-Điện áp làm việc 3.3 – 5 VDC.
Sơ đồ nguyên lý :

Cảm biến laser
Cảm biến laser dùng trong việc chống trộm với ưu điểm phát tia sáng đi xa gấp
nhiều lần so với ánh sáng hồng ngoại, nó được kết hơp với module quang trở.
• Bước sóng 650 nm (màu đỏ)
• Công suất tiêu thụ 30 mA, 5V
• Ps : signal 5v, - : GND, vcc : + 5v

GVHD : TS. ĐỖ VĂN TUẤN

SVTH : NGUYỄN VĂN HIẾU