ỨNG DỤNG iot TRONG GIÁM sát cửa vào RA THÔNG MINH (có code và sơ đồ mạch)

ĐỒ ÁN 3
Trang 1/2

ỨNG DỤNG IoT TRONG GIÁM SÁT
CỬA VÀO RA THÔNG MINH

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ
HỆ ĐÈN CHIẾU SÁNG THÔNG MINH


Trang 2/22

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ
HỆ ĐÈN CHIẾU SÁNG THÔNG MINH

ỨNG DỤNG IOT TRONG GIÁM SÁT
CỬA VÀO RA THÔNG MINH

SVTH: NGUYỄN THỊ HỒNG NHẠN


Trang 3/22

CHƯƠNG 1.

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG

1.1 Giới thiệu
Công nghệ kỹ thuật phát triển cùng với sự phát triển của xã hội. Những thiết
bị điện thông minh được thiết kế nhằm đáp ứng nhu cầu của con người. Nhà thông
minh là một ngôi nhà được trang bị một hệ thống tiên tiến như điều khiển đèn, quạt,
cửa, giám sát cửa ra, vào và nhiều chức năng khác.
Hệ thống giám sát cửa vào, ra giúp quản lý, phát hiện mọi hoạt động chống
đột nhập. Hệ thống kết hợp với ứng dụng IoT giúp kết nối với internet mọi lúc mọi
nơi, đem lại sự tiện lợi qua việc giám sát từ xa.

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ
HỆ ĐÈN CHIẾU SÁNG THÔNG MINH

ỨNG DỤNG IOT TRONG GIÁM SÁT
CỬA VÀO RA THÔNG MINH

SVTH: NGUYỄN THỊ HỒNG NHẠN


Trang 4/22

1.2 Yêu cầu
Hệ thống giám sát gồm có các cảm biến phát hiện người chuyển động, được
gắn trên tường, trước cửa ra vào. Hệ thống phải có độ chính xác dễ dàng phát hiện
người lạ đột nhập và kết nối với internet để chủ nhà dễ dàng nhận biết dù ở bất cứ
đâu
1.3 Nguyên lý
Hệ thống được điều khiển bằng vi điều khiển ATMEGA328, sử dụng cảm
biến chuyển động phát hiện sự chuyển động của người, cảnh báo bằng đèn và loa

khi phát hiện có người. Hệ thống sử dụng ESP8266 để kết nối với ThingSpeak đưa
dữ liệu lên internet.

CHƯƠNG 2.

NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI

2.1 Sơ đồ khối hệ thống

KHỐI NGUỒN

KHỐI CẢM BIẾN

KHỐI ĐIỀU KHIỂN

KHỐI CẢNH BÁO

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ
HỆ ĐÈN CHIẾU SÁNG THÔNG MINH

SVTH: NGUYỄN THỊ HỒNG NHẠN

ỨNG DỤNG IOT TRONG GIÁM SÁT
MODULE WIFI ESP8266
CỬA VÀO RA THÔNG MINH


Trang 5/22

Hình 2-1: Sơ đồ khối

2.1.1

Khối điều khiển

Mạch sử dụng vi điều khiển ATMEGA328 để điều khiển các cảm biến và
giao tiếp với ESP8266.
Sơ đồ các chân của vi điều khiển

Hình 2-3: ATMEGA32

[1]

ATMEGA328 là vi điều khiển quan trọng trong board mạch Arduino Uno.

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ
HỆ ĐÈN CHIẾU SÁNG THÔNG MINH

ỨNG DỤNG IOT TRONG GIÁM SÁT
CỬA VÀO RA THÔNG MINH

SVTH: NGUYỄN THỊ HỒNG NHẠN


Trang 6/22

Chức năng các chân của vi điều khiển:
Bảng 2-1: Chức năng các chân của ATMEGA328

Vị trí chân

1
2
3
4
5
6
7
8
9, 10
11, 12
13, 14
15, 16, 17
18, 19
20
21
22
23, 24, 25, 26, 27, 28

Chức năng
Reset
Chân digital 0 / Chân RX
Chân digital 1 / Chân TX
Chân digital 2
Chân digital 3 / Kênh điều chế độ rộng xung (PWM)
Chân digital 4
VCC
GND
Thạch anh
Chân digital 5, 6 / Kênh điều chế độ rộng xung (PWM)
Chân digital 7, 8

Chân digital 9, 10, 11 / Kênh điều chế độ rộng xung (PWM)
Chân digital 12, 13
VCC
AREF
GND
Chân analog 0, 1, 2, 3, 4, 5

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ
HỆ ĐÈN CHIẾU SÁNG THÔNG MINH

ỨNG DỤNG IOT TRONG GIÁM SÁT
CỬA VÀO RA THÔNG MINH

SVTH: NGUYỄN THỊ HỒNG NHẠN


Trang 7/22

Hình 2-4: Sơ đồ cấu tạo

[1]

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ
HỆ ĐÈN CHIẾU SÁNG THÔNG MINH

ỨNG DỤNG IOT TRONG GIÁM SÁT
CỬA VÀO RA THÔNG MINH

SVTH: NGUYỄN THỊ HỒNG NHẠN

Trang 8/22

2.1.2

Module wifi ESP8266 V12

HÌnh 2-5: Module wifi ESP 8266 V12

[2]

Đặc điểm ESP8266:
• Chuẩn điện áp hoạt động: 3.3V.
• Chuẩn giao tiếp nối tiếp UART với tốc độ Baud lên đến
115200
• Có 3 chế độ hoạt động: Client, Access Point, Both Client and
Access Point.
• Hỗ trợ các chuẩn bảo mật như: OPEN, WEP, WPA_PSK,
WPA2_PSK, WPA_WPA2_PSK.
• Hỗ trợ cả 2 giao tiếp TCP và UDP

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ
HỆ ĐÈN CHIẾU SÁNG THÔNG MINH

ỨNG DỤNG IOT TRONG GIÁM SÁT
CỬA VÀO RA THÔNG MINH

SVTH: NGUYỄN THỊ HỒNG NHẠN

Trang 9/22

Sơ đồ chân ESP8266:

Hình 2-6: Sơ đồ chân ESP8266 V12

[2]

ESP8266 được lập trình bằng Arduino IDE thông qua các tập lệnh AT
command. Module kết nối với wifi và gửi dữ liệu lên IoT.

2.1.3

Khối cảm biến

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ
HỆ ĐÈN CHIẾU SÁNG THÔNG MINH

ỨNG DỤNG IOT TRONG GIÁM SÁT
CỬA VÀO RA THÔNG MINH

SVTH: NGUYỄN THỊ HỒNG NHẠN


Trang 10/22

Hình 2-7: Cảm biến chuyển động PIR [4]

PIR cảm biến được các tia hồng ngoại phát ra từ các cơ thể sống, có thân
nhiệt trong khoảng 37oC. Cảm biến này thụ động vì dùng nguồn kích là thân nhiệt

cơ thể sống.

Hình 2-8: Đầu dò PIR [4]

Đầu dò PIR có 3 chân ra:
• Chân nối đất.
• Chân nối Vcc: điện áp làm việc 3 – 15 V.
• Chân tín hiệu ra.

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ
HỆ ĐÈN CHIẾU SÁNG THÔNG MINH

ỨNG DỤNG IOT TRONG GIÁM SÁT
CỬA VÀO RA THÔNG MINH

SVTH: NGUYỄN THỊ HỒNG NHẠN


Trang 11/22

Hình 2-9: Cấu tạo PIR [3]

Hình 2-10: Nguyên lý hoạt động PIR [3]
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ
HỆ ĐÈN CHIẾU SÁNG THÔNG MINH

ỨNG DỤNG IOT TRONG GIÁM SÁT
CỬA VÀO RA THÔNG MINH

SVTH: NGUYỄN THỊ HỒNG NHẠN

Trang 12/22

2.1.4

Khối cảnh báo

Hình 2-11: Loa

[2]

Hệ thống dùng loa cảnh báo khi phát hiện có đối tượng đột nhập.

Hình 2-12: LED

[2]

LED được dùng để mô phỏng đèn chiếu sáng khi hệ thống phát hiện người
vào ban đêm. Trong thực tế ta thường sử dụng các loại đèn tiết kiệm điện năng.
2.2 Ứng dụng Iot trong hệ thống
Mạng lưới thiết bị kết nối Internet viết tắt là IoT có khả năng trao đổi thông
tin, dữ liệu qua một mạng duy nhất mà không cần đến sự tương tác trực tiếp. IoT là
sự phát triển vượt bật của công nghệ không dây, chỉ với việc kết nối với internet
mọi sự tương tác đều dễ dàng thực hiện ở bất cứ nơi đâu.

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ
HỆ ĐÈN CHIẾU SÁNG THÔNG MINH

ỨNG DỤNG IOT TRONG GIÁM SÁT

CỬA VÀO RA THÔNG MINH

SVTH: NGUYỄN THỊ HỒNG NHẠN


Trang 13/22

Trong hệ thống dữ liệu được đưa lên ThingSpeak. ThingSpeak trang web
chuyên dùng để lưu dữ liệu miễn phí, biểu thị dữ liệu theo thời gian và dễ sử dụng.
Với ThingSpeak người dùng dễ dàng tạo một tài khoảng miễn phí và theo dõi hoạt
động của hệ thống bất cứ nơi đâu có internet.

Hình 2-13: Giao diện ThingSpeak

ThingSpeak còn được hỗ trợ trên hệ điều hành Android, IOS của điện thoại.

Hình 2-15: Ứng dụng ThingView trên điện thoại

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ
HỆ ĐÈN CHIẾU SÁNG THÔNG MINH

ỨNG DỤNG IOT TRONG GIÁM SÁT
CỬA VÀO RA THÔNG MINH

SVTH: NGUYỄN THỊ HỒNG NHẠN


Trang 14/22

2.3 Lưu đồ giải thuật và nguyên lý hoạt động

2.3.1

Nguyên lý hoạt động

Hệ thống giám sát gồm cảm biến chuyển động phát hiện người chuyển động
qua thân nhiệt, kết hợp với quang trở cảm biến ánh sáng. Khi phát hiện người khả
nghi hệ thống gửi tind hiệu đến ATMEGA328 để điều khiển hệ thống báo, bật tắt
đèn và loa.
Hệ thống sử dụng ESP8266 thu nhận tín hiệu mạng wifi. Module wifi
ESP8266 kết nối với ATMEGA328 qua tập lệnh AT command, gửi tín hiệu lên IoT
cụ thể là trang web ThingSpeak.
Trang web ThingSpeak được sử dụng miễn phí và dễ dàng. Thông qua trang
web ThingSpeak hoặc ứng dụng ThingView trên điện thoại, người dùng dễ dàng
quan sát được tín hiệu của cảm biến qua biểu đồ được thể hiện.

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ
HỆ ĐÈN CHIẾU SÁNG THÔNG MINH

ỨNG DỤNG IOT TRONG GIÁM SÁT
CỬA VÀO RA THÔNG MINH

SVTH: NGUYỄN THỊ HỒNG NHẠN


Trang 15/22

2.3.2

Lưu đồ giải thuật
Bắt đầu

Khởi động ESP
AT+RST

digitalRead (chan_cd)
analogRead (quangtro)
analogRead (bientro)

giatriQT <= giatriBT and
chuyendong = 1

S

Đ
LED = HIGH
LOA = HIGH

giatriQT > giatriBT and
chuyendong = 1

Đ
LED = LOW
LOA = HIGH

S
LED = LOW
LOA = LOW

Kết nối ThingSpeak
AT+CIPSTART

Gữi dữ liệu
AT+CIPSEND

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ
thúc MINH
HỆ ĐÈN CHIẾU SÁNGKết
THÔNG
Kết thúc
AT+CIPCLOSE

ỨNG DỤNG IOT TRONG GIÁM SÁT
CỬA VÀO RA THÔNG MINH

SVTH: NGUYỄN THỊ HỒNG NHẠN


Trang 16/22

CHƯƠNG 3.

KẾT QUẢ

3.1 Sơ đồ mạch in:

Hình 3-1: Mạch in

3.2 Mạch thực tế

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ

HỆ ĐÈN CHIẾU SÁNG THÔNG MINH

ỨNG DỤNG IOT TRONG GIÁM SÁT
CỬA VÀO RA THÔNG MINH

SVTH: NGUYỄN THỊ HỒNG NHẠN


Trang 17/22

Hình 3-2: Mạch thực tế

CHƯƠNG 4.

NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN

4.1 Nhận xét
Hệ thống được thực hiện dễ dàng, dễ sử dụng.
Người dùng dễ dàng giám sát hoạt động của hệ thống thông qua internet ở
bất cứ nơi đâu.
Hệ thống linh hoạt, đáp ứng nhu cầu cần thiết của người sử dụng, được ứng
dụng phổ biến trong các ngôi nhà thông minh.
Để đáp ứng những nhu cầu cao hơn, hệ thống còn cần được cải tiến thêm.
4.2 Kết luận
Thực hiện đúng yêu cầu của nhiệm vụ đồ án.
Hệ thống với tính ứng dụng cao.
Để có hiệu quả và ứng dụng rộng rãi hơn cần cải tiến thêm hệ thống.
4.3 Hướng phát triển
Hệ thống có thể kết hợp nhiều module cảm biến khác như cảm biến rung,
vân tay, để có thể đáp ứng thêm nhiều nhu cầu của người sử dụng.

Để hổ trợ thêm việc giám sát an ninh, hệ thống có thể kết hợp thêm camera
quan sát.

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ
HỆ ĐÈN CHIẾU SÁNG THÔNG MINH

ỨNG DỤNG IOT TRONG GIÁM SÁT
CỬA VÀO RA THÔNG MINH

SVTH: NGUYỄN THỊ HỒNG NHẠN


Trang 18/22

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] www.alldatasheet.com
[2] www.codientu.org
[3] www.arduino.vn
[4] www.dientuchiase.com

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ
HỆ ĐÈN CHIẾU SÁNG THÔNG MINH

ỨNG DỤNG IOT TRONG GIÁM SÁT
CỬA VÀO RA THÔNG MINH

SVTH: NGUYỄN THỊ HỒNG NHẠN

Trang 19/22

PHỤ LỤC

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ
HỆ ĐÈN CHIẾU SÁNG THÔNG MINH

ỨNG DỤNG IOT TRONG GIÁM SÁT
CỬA VÀO RA THÔNG MINH

SVTH: NGUYỄN THỊ HỒNG NHẠN


Trang 20/22

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ
HỆ ĐÈN CHIẾU SÁNG THÔNG MINH

ỨNG DỤNG IOT TRONG GIÁM SÁT
CỬA VÀO RA THÔNG MINH

SVTH: NGUYỄN THỊ HỒNG NHẠN


Trang 21/22

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ
HỆ ĐÈN CHIẾU SÁNG THÔNG MINH

ỨNG DỤNG IOT TRONG GIÁM SÁT

CỬA VÀO RA THÔNG MINH

SVTH: NGUYỄN THỊ HỒNG NHẠN


Trang 22/22

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ
HỆ ĐÈN CHIẾU SÁNG THÔNG MINH

ỨNG DỤNG IOT TRONG GIÁM SÁT
CỬA VÀO RA THÔNG MINH

SVTH: NGUYỄN THỊ HỒNG NHẠN


Trang 23/22

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ
HỆ ĐÈN CHIẾU SÁNG THÔNG MINH

ỨNG DỤNG IOT TRONG GIÁM SÁT
CỬA VÀO RA THÔNG MINH

SVTH: NGUYỄN THỊ HỒNG NHẠN


Trang 24/22

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ

HỆ ĐÈN CHIẾU SÁNG THÔNG MINH

ỨNG DỤNG IOT TRONG GIÁM SÁT
CỬA VÀO RA THÔNG MINH

SVTH: NGUYỄN THỊ HỒNG NHẠN


Trang 25/22

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ
HỆ ĐÈN CHIẾU SÁNG THÔNG MINH

ỨNG DỤNG IOT TRONG GIÁM SÁT
CỬA VÀO RA THÔNG MINH

SVTH: NGUYỄN THỊ HỒNG NHẠN